一种拖拉机自动驾驶复合模糊控制方法

论述了拖拉机自动驾驶在农业中应用的必要性及其控制参数的选择,建立了拖拉机自动驾驶横向控制的力学模型,提出了一种用于拖拉机自动驾驶的复合模糊控制方法,设计了模糊控制规则,用Simulink对复合模糊控制方法进行了仿真验证。结果表明,所提出的方法和规则用于拖拉机自动驾驶是可行的。     

拖拉机自动驾驶系统的研究

主要论述拖拉机自动驾驶在农业中应用的必要性以及国内外拖拉机自动驾驶的发展,依据学校211重点实验室建设项目针对铁牛654拖拉机搭建拖拉机自动驾驶平台,论述了平台的硬件组成及工作原理和基于GPS/IMU定位与导航的控制策略。     

拖拉机自动导航单因子控制系统设计

针对当前拖拉机自动导航转向控制系统结构复杂、算法繁琐及对上位所检测机位置姿态信息要求较高等特点,设计了一种基于51单片机为中央控制载体的拖拉机自动导航执行系统。本系统在不改变原车的液压转向控制系统的前提下,通过加装以步进电机为动力的驱动装置带动方向盘转动实现前轮转向;同时利用角度传感器不断检测前轮转角,为系统在进行转向决策时提供反馈,并且在执行过程中采用涡轮电机控制齿轮啮合与分离。控制系统采用单因子补偿控制算法,通过判断当前车辆的横向偏差走势判断当前的车身偏角。为验证程序算法以及结构设计的可行性,以TN954为实验对象,构建了转向系统和车身偏角的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明:拖拉机以3 km/h作业速度行驶时,在初始横向轨迹偏差设定在5 cm的调整过程中,稳态误差达到2%,单因子补偿控制算法所需的平均调整时间为1. 4 s,满足当今拖拉机自动驾驶控制实时性的要求。     

自动驾驶拖拉机轨迹跟踪研究

为解决自动驾驶拖拉机的轨迹跟踪问题,本文以东风954拖拉机为原型,建立二自由度运动学模型,推导出线性化自动驾驶拖拉机跟踪误差模型,提出一种基于模型预测控制的轨迹跟踪方法。通过Matlab对轨迹跟踪进行仿真,并在现场对系统进行试验。仿真结果表明AB线的入线性能良好,入线后直线度偏差较小。现场试验表明前进和倒车时,与参考轨迹线距离相同时,速度越快,入线米数越远。在不同车速、车身与参考轨迹成不同角度时,入线后跟踪轨迹与参考轨迹的偏差都在1 cm以内,证明该控制器可行,具有良好的精确性和稳定性。     

基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统

阐述了一种基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统.由PLC、电控开关液压阀和比例方向液压阀组成自动转向控制系统,设计了PD转向控制算法;为提高拖拉机自动导航的精度和稳定性,提出了一种基于遗传算法的自适应模糊控制方法,采用遗传算法在线优化模糊控制规则以及输出比例因子,既保留了传统模糊控制的优点,又有效改善了系统的控制品质;仿真和田间试验结果表明,该方法可以迅速消除跟踪误差,响应速度快,超调小,系统工作稳定,稳态跟踪误差不超过10 cm.     

拖拉机自动驾驶监控系统软件设计

随着农业装备机械化、自动化水平的提高,推广和应用拖拉机自动驾驶技术,对提高大田耕作精度与效率,降低劳动强度具有重要意义。为此,基于Win CE嵌入式智能终端、多线程技术及CAN总线技术,在研究拖拉机自动驾驶工作原理的基础之上,设计了拖拉机自动驾驶监控软件系统,采用AB直线路径规划方法,能实时接收、显示和保存导航信息和控制拖拉机运行状态。试验测试结果表明:该系统运行稳定、通信可靠、系统实时性高,系统路径规划方法设计合理,接行相对测量误差的绝对平均值为9.7cm。     

拖拉机自动驾驶系统上线轨迹规划方法

为解决现有拖拉机自动驾驶系统上线距离较长,且在上线目标点附近跟踪误差较大的问题,提出了一种基于量子遗传算法优化的B样条理论局部上线轨迹规划方法。综合考虑最大曲率约束、起止点航向约束和最大转向角约束,把最优轨迹规划问题转化为B样条控制点参数优化问题,采用量子遗传算法对目标函数进行寻优,从而求得距离最短的可行驶上线轨迹。设计了4种典型作业工况,仿真结果表明,对于不同作业工况,算法均可通过优化配置B样条控制点得到满足约束的上线轨迹,曲率和等效前轮转角变化平缓,有利于路径跟踪控制器进行曲线跟踪控制。田间试验结果表明,针对设计的复杂作业工况,单独采用纯追踪算法的上线距离为78.6 m,基于上线轨迹规划方法的上线距离为23.7 m,且后者在上线点附近的横向跟踪误差更小。     

拖拉机自动驾驶转向轮角检测方法

以雷沃M904-D型轮式拖拉机为研究平台,采用WYH-3型无触点角度传感器,研究了轮式拖拉机转向轮角的标定和检测方法。介绍了拖拉机转向轮角度传感器的安装方法;采用带标度的转盘标定了角度传感器与拖拉机转向轮角之间的关系,标定结果表明,两者线性关系显著,相关系数超过0. 99。对轮角测试中存在的误差进行分析,提出基于最小二乘原理的转向轮角零位偏差估计方法,以估计车轮相对零位偏差。路径跟踪试验结果表明,其横向跟踪偏差的绝对值极值为2. 74 cm,偏差绝对值的平均值为0. 49 cm,标准差为0. 58 cm。提出的轮式拖拉机转向轮角测量模型在路径跟踪控制应用中表现出较好的效果,验证了转向轮角测试方案的可行性与准确性。     

自动驾驶拖拉机前装应用技术研究及下线测试

介绍了目前市场上拖拉机自动驾驶系统产品的分类,研究了自动驾驶拖拉机前装应用技术中的电气系统匹配和液压系统匹配等关键技术,开展了前装自动驾驶拖拉机的液压跟踪测试和作业精度测试,有效保证了前装自动驾驶拖拉机的可靠性和作业精度。     

卫星定位导航与拖拉机自动驾驶系统在昌吉市的实践应用

近年来,在土地整合连片种植以及大型农业机械广泛使用的背景下,昌吉市大力推广应用卫星定位导航和拖拉机自动驾驶系统,使农机作业质量得到空前提高,有力推动了当地农业现代化的发展。     

拖拉机悬挂模糊控制的研究

介绍了拖拉机悬挂模糊控制系统结构及原理图以及模糊控制算法的实现,并利用MATLAB建立了拖拉机悬挂模糊控制系统仿真模型并进行了仿真,结果表明模糊控制用于拖拉机悬挂系统的控制是合适的。     

基于滑转率的拖拉机自动耕深模糊控制仿真

仿真分析了基于滑转率的拖拉机自动耕深模糊控制算法.首先建立系统的数学模型,并用Matlab/Simulink建立计算机仿真模型.然后设计系统的模糊控制器,进一步根据系统的数学模型进行了仿真分析,观察控制效果.同时用PID控制算法、模糊PID控制算法进行仿真,分别进行响应性、抗干扰、适应性的对比分析,结果表明,模糊PID和模糊控制算法较为合适,两者控制效果近似,但是模糊PID控制算法需要更多的变量,更为复杂.     

基于模糊控制的拖拉机AMT油门控制方法研究

介绍了自行设计的自动驾驶拖拉机电控机械式自动变速器的油门执行机构及其模糊控制方法。给出了所设计的油门控制机构的控制系统的组成及仿真结果。首先确定各模糊变量,然后建立模糊控制规则,最后建立仿真模型。仿真试验证明采用模糊控制能很好地保证执行机构的快速性、平稳性和较高的控制精度,其性能满足试验的要求。     

基于DSP的拖拉机电液转向控制系统

针对拖拉机的全液压转向系设计了基于TMS320F2812 DSP的电液转向控制系统,硬件部分包括DSP芯片及PWM电控器等接口电路,软件部分设计了带非线性补偿的PID控制算法,选用比例电磁换向阀、角位移传感器构建了试验平台,进行了算法参数确定试验和导向信号跟踪转向试验。结果表明控制系统的转向角误差小于7％,平均滞后时间为0．15s,能为自动导向提供理论基础。     

拖拉机自动转向系统设计研究

在对自动转向系统研究方案进行详细论证的基础上,提出步进电机输出轴固定有摩擦装置,驱动拖拉机转向盘转向控制系统。该转向系统由上位机(笔记本电脑)、下位机(转向控制器)、步进电机、步进电机驱动器、角位移传感器、摩擦轮等装置组成。系统工作时,上位机调出预存的期望路径与定位传感器接收的当前位置信号进行比较,得到期望路径相对于当前位置的偏差信号,将偏差信号发送到下位机(转向控制器),通过控制算法计算得到步进电机转向和转速的控制信号从而执行转向,缩小偏差。     

接触式拖拉机导航控制系统

为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统.在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制.下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制.该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证.仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好.当行驶速度不超过1 m/s时,拖拉机导航精度在50 mm以内,平均误差15 mm,能满足玉米秸秆行间作业要求.     

拖拉机机械式自动变速器动力性换挡试验

为了改善拖拉机机械式自动变速器的换挡品质,减少驾驶员劳动强度,以换挡过程的冲击度作为换挡品质的主要衡量参数,设计了自动变速器的电-液执行机构,拖拉机自动变速器采用模糊控制的方法.试验结果表明,换挡过程中的冲击度最大值发生在离合器完全接合时刻,为4.76m/s3,小于我国的推荐值17.64m/s3,所设计的电-液执行机构及其模糊控制方法能够改善换挡品质,对于拖拉机自动换挡系统是可行的.     

拖拉机变速箱轴承类型的模糊选择

为改进传统的轴承类型选择方法，以提高选择的科学性和精确性，本文根据轴承类型的选择具有很大模糊性这一特点，运用模糊理论中的贴近度原理，把丰收系列拖拉机变速箱轴承的类型选择问题看成是一种模糊模式识别，通过确定工况对轴承“承受径向力的能力”等９个功能评价指标的具体要求，计算出各类型轴承对工况的贴近度，进而由贴近度的最大值选择出与工况最吻合的轴承。