基于RTK-GNSS和MEMS陀螺仪的车辆航向角测量技术

【目的】更好地满足车辆自动驾驶时航向角测量的精度要求。【方法】提出卡尔曼滤波算法,把实时动态–全球导航卫星系统(RTK-GNSS)测量出来的经纬度和高程经过高斯投影转换为高斯平面坐标,和微电子机械系统(MEMS)陀螺仪测得的累积航向角进行融合处理,最终得到车辆更为精准的航向角。【结果】融合后的航向角度曲线既保持了GNSS航向的整体变化趋势,也保持了陀螺仪航向的细部变化趋势,且较GNSS和陀螺仪所得曲线更为平滑,可以跟踪车辆180°调头的转弯动作。【结论】卡尔曼滤波算法可以实时在线且精准地测得车辆航向角数据,精度较GNSS测量结果提高80%以上。     

汽车转向角成比例四轮转向的探讨

从提高汽车的操纵稳定性角度，探讨了4轮转向汽车变换车道时和转弯时的运动规律，并导出适用于转向角成比例4轮转向汽车后轮转向横拉杆驱动机构的运动规律及其运动轨迹的数学表达式．     

电机式北斗农机自动驾驶系统设计与试验

针对现有农机自动驾驶技术中存在机具匹配性和环境适应性问题,文章提出一种电机式北斗农机自动驾驶系统,介绍系统组成、工作过程和控制策略。创新设计同轴角位移测量装置,提高机具匹配性。创新提出GNSS/INS/车辆组合导航方法,降低对惯性测量单元精度要求,提高系统环境适应性。为降低驾驶员工作强度,设计人性化人机交互界面,使操纵更简洁。提出直线度精度和衔接行间距精度两项系统作业精度评价指标,0.5和2.5 m·s~(-1)两种不同行驶速度下,系统直线度精度分别为1.678和1.965 cm,衔接行间距精度分别为2.428和2.525 cm,基本符合Q/320200 YTZN 01—2018标准要求。该系统应用可有效提高作业质量,降低驾驶员工作强度,同时避免重复作业,提高土地利用率。     

农机卫星导航自动驾驶作业精度评估试验的研究

针对农机卫星导航自动驾驶作业精度没有统一和规范的评估指标及评估方法的问题,利用高精度RTKGPS接收机,采用单点静态定位的测量方法,以农机卫星导航自动驾驶的起垄作业为测试对象,采集4块起垄作业地块的试验数据进行分析,并提出以垄向直线度和垄间平行度作为评估指标,对农机卫星导航自动驾驶作业精度的评估方法进行研究。结果表明:1)垄向直线度的最小值和最大值分别为2.70和4.59cm,最小和最大均方根分别为3.36和5.55cm;2)垄间平行度的最小值和最大值分别为5.16和16.88cm,最小和最大均方根6.76和24.72cm;3)根据垄向直线度和垄间平行度,农机卫星导航自动驾驶作业在1号地块的作业精度最高,3号地块的作业精度最低,与实际作业情况相符。该评估方法可实现对农机卫星导航自动驾驶作业精度的量化评估,能为农机卫星导航自动驾驶作业精度的评估提供一种有效地测试及评估的方法。     

基于DGPS定位与双闭环转向控制的农业自动导航系统

以东方红X-804拖拉机为平台,开发了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相组合的农业自动导航系统。系统主要包括RTK-DGPS接收机、姿态航向参考系统(AHRS)、转向控制器、电控液压转向装置和转向角检测传感器。设计了Kalman滤波器对定位数据进行平滑处理,同时实现航向角的校正。为实现自动转向,在拖拉机原有手动控制系统基础上加上电控比例液压阀,并设计电控单元。然后,推导了转向系统的数学模型,通过Matlab仿真工具箱得到传递函数的参数,设计了双闭环转向控制算法。最后,进行了算法验证试验和田间试验,结果表明,双闭环控制方法较好抑制了稳态时的震荡现象,方波信号的角度跟踪稳态时最大误差0.60°,平均误差0.40°,平均延时为0.20 s;设计的Kalman滤波器有助于提高定位系统的精度,横向跟踪误差不超过0.09 m,转向角度平均跟踪误差为0.43°,延时0.25 s。     

基于物元评价模型的农机合作社绩效评价

[目的]构建农机合作社绩效评价指标体系,探讨绩效水平的影响因素,为深化农机合作社发展和研究提供理论指导.[方法]基于过程思维的评价理论,构建"流程逻辑"指标体系,以四川省12家农机合作社为研究对象,从投入、过程、产出和效益4个维度,采用物元评价模型分析农机合作社发展绩效,并探索农机合作社绩效水平的影响因素.[结果]根据物元评价模型可知,12家农机合作社中优秀等级1家、良好等级5家、一般等级4家、较差等级2家,出现两头小中间大的格局,合作社之间差异较明显.在不同维度指标中,过程维度和产出维度的绩效等级较低,而效益维度和投入维度较高;虽然单从效益维度分析发现农机合作社的绩效水平较高,但综合其他维度分析,表现出组织管理存在缺陷、产出较低、对政府存在高度的资金依赖和政策依赖及农户参与度不高等问题.[建议]创新金融服务模式,拓展农机合作社的融资渠道,减少农机合作社对政府的资金依赖;加强政府监管力度,健全与完善管理制度和利益分配制度;引导开展适度规模化经营,提高农业生产效率.     

基于ANSYS的农机单轮测试装置结构设计与优化

设计一套测试轮胎型号介于6.00-12与9.5-20之间的单轮牵引性能测试试验装置。对比分析了滑轨-内外框架式与平行四连杆-内外框架式2种框架结构的优缺点,确定使用前者作为装置主体,液压马达作为驱动轮胎动力源。针对在试验过程中由于地面不平整而导致传感器测力方向不稳定的问题,设计了内外框架的整体结构:测力传感器布置于内外框架间,使用预紧弹簧使两端球铰式拉压传感器始终受到拉力。利用Pro/E软件建立了装置框架三维模型,同时建立了计算外框架最大应力的数学计算模型并进行了计算。利用有限元分析软件ANSYS对其内外框架进行应力应变仿真,最大应力结果与理论计算结果相近,并在此基础上进行了结构强度分析和优化。结果表明,优化后内外框架在保证框架总体重量最小的基础上应力应变明显减小,达到使用刚度、强度。针对内外框架试验时的振动特性进行了模态分析和预测,仿真后分别得到了内外框架前四阶的固有振动频率。     

轮式联合收获机电控液压转向特性测试与分析

针对轮式联合收获机自动导航中需要对电控液压转向特性进行测试与分析等问题,设计了转向轮转角测量装置,构建了电控液压转向测试系统,通过电液转向控制器实现了转向轮转角的实时控制与同步测量,对电控液压转向过程中的稳态转向速率、瞬态响应过程等线性与非线性特征开展了分析与测试。由路面静态试验验证得到收获机转向轮转向中位左右15°范围内,转向轮转角对应转向液压缸活塞杆伸缩量关系线性拟合决定系数R2＞0.99,均方根误差RMSE=0.25。田间动态试验显示：电控液压转向存在的非对称死区电压区间占控制电压范围的32%;转向轮稳态动作时的转向轮转向速率与转向控制电压线性度显著;在不同方波信号激励下,转向轮瞬态响应过程平均滞后时间90 ms、调整时间150~200 ms、调整转角0.21°~2.77°、滞留时间25~77 ms、滞留转角0.10°~1.24°。     

农业机械检测现状与检测装备研发

农业机械化是我国农业现代化的重要组成部分,农机试验鉴定为我国农机化发展提供了重要保障。经过几十年的发展,我国农机试验鉴定体系、法律法规不断完善,鉴定单位的鉴定能力、可鉴定产品的数量不断提升。但从农机化高质量发展的角度,我国农机试验鉴定还存在检测手段和方法传统、检测劳动强度大、人为检测误差大、采集数据时间长、历史试验数据难以追溯、检测技术相对落后等实际问题,解决这些问题需要进行农机检测装备研发。研究认为农机检测装备研发应基于检测指标的需要,坚持模块化、智能化、便捷化、通用性原则,根据农机检测过程中数据采集、计算与统计分析、结果保存等环节,运用无人机拍摄图像采集、图像识别、数据传输与软件系统设计等技术,选择合理研发策略,才能提升检测装备研发速度,满足检测发展需要。     

基于支持向量机的中国农业机械总动力预测

为更好地预测中国农业机械总动力的发展趋势,引入了基于支持向量机的预测方法.以1979—2008年中国农业机械总动力的统计数据为训练样本,以2009年和2010年的统计数据为检验样本,采用新陈代谢法建立了基于支持向量机的我国农业机械总动力预测模型.为了验证该方法的有效性和优越性,同时采用新陈代谢法分别建立了基于普通BP神经网络和改进的BP神经网络的预测模型.仿真预测与检验样本预测的结果表明,基于支持向量机的预测精度明显高于普通BP神经网络和改进的BP神经网络预测模型.在此基础上,计算出2011年至2015年中国农业机械总动力的预测值分别为97 859.1,103 053.7,108 480.7,112 794.7,115 096.8万kW,指出了其具有增长趋缓的变化趋势.     

基于非线性规划农业机器系统优化模型及应用

针对现有农业机器系统优化方法及模型存在问题,研究典型地区作物种植结构、轮作、轮耕制度及农业机械化生产特点,确定农业机械化生产工艺过程,初选农业机器型号,设计农事阶段图;设置四维下标决策变量,选择作物适时性损失,以机器系统总成本最小为目标函数,建立规模化生产,农业机器系统优化非线性规划模型;应用该模型对1 000 hm2基准规模单作玉米、大豆轮作条件下农业机器系统优化研究。采用LINGO(V14)软件计算结果显示优化系统与现实机器系统相比,农业机器配备量减少26.21%,农业机器总投资降低20.79%,年费用降低22.57%,单位功率服务规模提高40.74%,有效降低农业机械化生产成本,提高农业生产经济效益。为农业生产单位科学合理选用和配置农业机器提供理论依据。