视觉导航拖拉机自动转向控制系统研究

拖拉机的转向控制系统是实现自动驾驶的重要组成部分。为此,以铁牛654拖拉机为研究对象,进行了自动转向控制系统的研究,提出了基于简化的运动学模型模糊控制方法。将利用视觉传感器得到的方位偏差和侧向偏差作为控制器的输入,控制器可以根据输入实时输出相应的前轮转角。仿真和试验表明,该控制器有比较好的跟随性和响应性,可以较好地适应低速时拖拉机行驶的要求,为深入开展拖拉机的自动驾驶研究提供了有益尝试。     

基于东风1204拖拉机自动导航转向控制系统设计

以东风1204拖拉机为原型,通过分析拖拉机自动导航与车道偏离预警系统(LDWS)的异同,以LDWS转向控制模型为基础,推导出拖拉机动力学模型。通过分析液压转向机构工作原理,制定了液压自动转向机构的改装方案,并利用Sim Hydraulics工具箱搭建了液压自动转向系统模型,且基于此转向模型设计了自动导航拖拉机液压转向系统模糊控制器,在Mat Lab/Simulink中进行仿真试验。结果表明:所设计的转向系统模糊控制器具有良好的转向跟踪精度,其最大跟踪误差小于1°,控制效果良好。     

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。     

拖拉机自动导航与机具偏转导航的仿真对比研究

针对现有免耕播种机在玉米秸秆立茬覆盖地免耕播种困难的问题,设计了拖拉机自动导航系统和机具偏转导航系统以实现免耕播种机具的避茬播种.在综合分析成本和导航精度的基础上,设计了机械式触杆作为两种导航系统的探测装置,并通过MATLAB/Simulink仿真,对比研究了两种导航系统的实时响应特性、控制精度和稳定性等.仿真结果表明:相对拖拉机自动导航系统,机具偏转导航系统可以提高3s左右的实时响应时间,并可提高控制精度,但其超调量范围大、稳定性较差.因此,在导航精度要求较高时,可采用机具偏转导航系统,提高免耕播种机具的田间通过性.     

拖拉机悬挂模糊控制系统研究

介绍了拖拉机悬挂模糊控制系统、原理及结构图以及模糊控制算法的实现。利用MATLAB建立了拖拉机悬挂模糊控制系统仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,拖拉机悬挂模糊控制系统的超调量及调整时间比PID控制系统小,说明模糊控制用于拖拉机悬挂系统的力位调节控制是合适的。     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

拖拉机自动导航转向系统的设计及仿真

依照拖拉机自动导航转向系统的要求,设计了一种自动转向系统的改造方案,通过加装三位四通电磁换向阀和比例调速阀的旁路节流调速回路,对转向轮的转向和转向速度进行了控制;然后,结合拖拉机结构对其油路改造进行了设计;最后,利用 AMESim 对系统进行了建模仿真,分析了其动态性能。结果表明,此方案具有效率高、动态响应性能好、精度高及油路改造简单方便等特点。     

以角速度为转向动作反馈的拖拉机自动导航控制系统

针对传统农机导航控制系统中转向角度传感器安装麻烦、可靠性较低的缺点,采用角速度计作为拖拉机转向动作的反馈传感器,结合拖拉机加装的基于CAN总线结构的导航控制装置,设计了串级PID自动导航控制系统,内环PID控制器用于转向控制,外环PID控制器用于路径跟踪控制。由于角速度计噪声误差较大,为避免对角速度的积分运算引起误差持续累积增大,角速度计的测量数据仅直接用作内环PID控制器的反馈;外环PID控制器的控制量也设计为角速度值。因此,在以转向角为控制量的比例控制算法基础上,本文又推导、设计了以角速度为控制量的外环PID控制算法。路面实验结果表明,本文设计的以角速度为转向动作反馈的拖拉机自动导航控制系统,直线路径的稳态跟踪误差平均值约为4.1cm,误差绝对值最大为12.9cm,验证了角速度计在农机导航控制系统中应用的可行性及所提控制方法的正确性。     

拖拉机自动导航技术的研究

自动导航系统是无人驾驶的情况下使车辆按照系统预设的线路进行行走,还可以通过远程控制系统实现对车辆移动位置及周围环境进行实时监控,对车辆在预设路线发生偏移时进行矫正.目前,ANS系统已经被广泛应用于汽车驾驶,随着农业生产智能化的发展,开始逐步将ANS系统应用到农业机械田间驾驶,替代农户进入环境较差的田间进行农事操作,减轻...     

拖拉机电控机械式自动变速器模糊换挡策略

利用模糊控制技术,通过引入反映作业状态和环境状态的参数,对拖拉机电控机械式自动变速器(AMT)参数控制换挡规律进行了模糊化修正,设计了模糊控制器。利用设计的模糊控制换挡策略,以东方红-1302R型履带拖拉机为模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,能有效避免换挡循环,降低换挡次数,进而改善拖拉机的动力性和经济性。     

拖拉机队列自动控制系统

为了提高拖拉机田间作业效率,开发了拖拉机队列自动控制系统.建立了拖拉机队列模型,设计了队列控制方法.首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点,动态生成跟踪拖拉机的参考路径.然后设计了最优路径跟踪器,用来引导跟踪拖拉机沿着参考路径行驶.在平坦的草地上进行了拖拉机队列的自动控制试验,试验结果表明,跟踪拖拉机能够成功沿着先行拖拉机的轨迹行驶,横向偏差的平均值和均方根值分别小于0.015 m和0.079m.     

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.     

基于控制局域网的拖拉机液压悬挂电控系统

根据拖拉机悬挂系统机电液一体化的控制方式要求,以单片机C8051F040/1为主控制器,设计了基于CAN总线的拖拉机电控液压悬挂电子控制系统,开发了系统的CAN网络、硬件电路、软件程序,提出了控制系统的CAN传输信息帧的身份码(ID)和数据的编写方式,并实现了通过CAN网络对拖拉机悬挂的操作以及对其工作状态的监测与调控.     

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。     

一种拖拉机自动驾驶神经网络自调整因子模糊控制方法的研究

主要论述拖拉机自动驾驶的驾驶原理,建立了拖拉机自动驾驶横向控制的力学模型,提出了自调整因子函数,设计了一种用于拖拉机自动驾驶的神经网络自调整因子模糊控制方法,用simulink对这种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。     

农业车辆导航系统中自动控制技术的研究进展

农业车辆的自动控制系统是车辆导航系统的重要组成部分。从转向机构和转向控制两个方面综述了国内外农业车辆导航系统中控制技术的研究进展,并对基于运动学模型、动力学模型、智能控制和PID控制这4种基本转向控制方法进行了分析,提出了目前农业车辆自动导航控制方面所面临的一些难点问题。     

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。     

拖拉机液压机械无级变速箱控制与交互系统

为了满足拖拉机各种作业工况下的行驶速度及动力需求,对拖拉机液压机械无级变速箱的控制与交互系统进行了研究。首先,针对自主研发的某新型液压机械无级变速箱,简要阐述了其液压功率分流机构与无级调速原理,明确了被控对象与控制量。而后,对变速箱的无级调速与负载自适应控制进行了研究,一方面,提出了变速箱速比的点位控制方法,将变速箱速比在全程范围内划分为96帧,作出每一帧与变量泵励磁电压、变量泵流量方向电磁阀、离合器电磁阀的动作关联查询表,通过程序指针的顺序移动实现无级调速与段位切换;另一方面,基于发动机功率控制的要求,提出了一种负载自适应速比调整策略,给出了相应的模糊控制表,并分析了该算法在不同段位区间内的性能;而后,阐述了无级调速拖拉机的交互挡杆与变速箱电子控制单元设计;最后,基于所开发的控制系统进行了拖拉机加速和负载自适应调整试验。研究结果表明,点位控制时拖拉机的速比调节过程较为稳定,属于开环控制;负载自适应控制时的变速箱速比完全取决于负载变化,属于反馈控制。研究结果表明,所设计的控制系统可以很好地对拖拉机液压机械无级变速箱实施控制。