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。     

东方红拖拉机自动转向控制系统设计

以东方红X804型拖拉机为平台,改造原拖拉机的油路,使用电控比例液压阀,并设计电控单元,组成了自动转向控制系统.简述了油路的改造与电控比例液压阀安装,电控单元的设计,包括单片机(C8051F040)、角度传感器(KMA199)以及CAN总线网络,实现了SD卡存储系统,实时存储试验过程中的数据.试验结果表明:信号跟踪的最大误差1.1°、平均误差0.5°、平均延时为0.2s.自动转向控制系统具有良好的响应特性,满足转向系统的性能要求.     

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。     

轮式拖拉机自动转向的原因

1.由于某一轮胎突然爆裂将导致自动转向。因此后轮或前轮内胎质量的好坏、路面的状况及轮胎的气压值是否符合要求等必须引起重视。 2.左、右前轮的气压值和新旧程度不一致使前轮自行偏转。因为两前轮气压大小不一和新旧程度不同,机车在自重的作用下,两前轮的滚动半径就不同。当两后轮以相同的转速滚动时(如在很平坦的路面上直线行驶),则两前轮在同一时间内所走的距离不一样。     

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。     

轮式拖拉机自动转向的原因

1．左、右前轮胎的气压值和新旧程度不一致使前轮自行偏转。因为两前轮气压大小不一和新旧程度不同,机车在自重的作用下,两前轮的滚动半径就不同了。当两后轮以相同的转速滚动时（如在很平坦的路面上直线行驶）,则两只前轮在同一时间内所走的距离不一样。2．如果前轮或后轮的钢圈、辐板的固定螺母松动,钢圈变形,机车在行驶时也会产生左右摇摆,自动转向现象。3．左、右后轮制动效果不一样。拖拉机制动时,两后轮滑行的距离若出现一边长一边短的情况,即制动效果差的那一侧后轮所滑行的距离要比制动效果好的那一侧距离大,因此拖拉机向…     

拖拉机自动转向试验台研制

农业机械自动转向是实现农业机械自动化和智能化的关键技术之一,农田作业工况较为复杂,拖拉机自动转向装置的现场安装调试费时费力。针对这一问题,本研究研制了一种拖拉机自动转向试验台,对拖拉机自动转向装置进行模拟调试与测试以保证其控制的准确性和可靠性,从而减少田间测试时间,降低安装使用成本。本研究选用120马力拖拉机前桥,通过对机械结构、液压系统和电气控制系统的设计计算,搭建了拖拉机自动转向试验台。利用惯性测量单元对转向系统工作性能进行测试,试验结果表明方向盘平均转向间隙为16.48°,车轮平均转角延迟时间为0.14s,响应速度和稳定性符合农业机械转向要求。所研制的拖拉机自动转向试验台能够用于测试拖拉机前桥的工作状态,并对其转向性能参数进行准确采集和记录,可为农业机械自动转向装置的调试和性能检测提供一个高效可靠的测试平台。     

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。     

基于PID控制的拖拉机自动转向系统

为了提高自动行驶车辆转向系统的控制性能,以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象进行拖拉机转向控制系统研究,以车辆目标前轮转角和实际转角的偏差为输入变量,设计车辆转向PID控制器,通过对转向驱动电机的控制实现拖拉机转向控制.仿真和实验结果表明,所设计的控制器具有良好的快速性和准确性,能够满足拖拉机转向控制的需求.     

基于DGPS与双闭环控制的拖拉机自动导航系统

以东方红X-804型拖拉机为平台,设计了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相结合的自动导航系统,研究提高农业机械导航控制精度的方法。阐述了导航系统整体设计方案,以RTK-DGPS和AHRS500GA分别提供位置信息和辅助修正信息实现准确定位,以电控液压转向系统实现转向控制。分析了整体控制的策略,建立了路径跟踪的传递函数模型,阐述了双闭环转向控制算法的建立过程,以及控制器的硬件实现。试验结果表明:GPS定位数据经过校正后,平均偏差降低至0.031 m;双闭环控制算法提高了自动转向系统性能,稳态时方波信号以及正弦波信号的跟踪误差平均值为0.40°;在拖拉机田间作业跟踪过程中,路径跟踪误差平均值不超过0.019 m,转向轮偏角跟踪误差平均值为0.43°,标准差不超过0.041 m。     

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。     

拖拉机导航系统中转向操纵控制精度的试验研究

转向操纵控制系统执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性。为此,以试验的方法对现有导航系统中转向操纵控制平台进行硬件测试、角度传感器标定、步进电机测试和角度传感器精度测试试验,提出从硬件上提高精度的方法。同时,根据转向操纵控制器中执行机构步进电机存在的小角度难以响应的问题,进行了控制电路设计和仿真,实现了对小角度信号的快速响应,为提高导航操纵控制器精度提供了思路。     

基于模糊PID自动转向控制系统的研究

在拖拉机自动转向控制系统中,为了提高自动转向性能,满足工作需求,设计了参数自整定的模糊PID控制。同时,对模糊控制规则进行了设计,实现对PID3个输出比例因子进行实时修改,提高了系统的控制性能。对模糊PID在MATLAB中进行了建模仿真,通过仿真结果可以看出:该控制方法有很好的稳态精度和自适应能力,明显改善了系统的动态特性,有利于拖拉机自动驾驶精度的提高。通过台架实验,验证了该控制方法的可行性。     

拖拉机自动转向操纵控制器试验与仿真研究

转向操纵控制器执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性。为此,以开展试验测试和仿真研究的方法,对现有的转向控制平台进行试验测试,开发了双通道系数测定试验、比例系数测定试验和微分系数测定试验,目的是从软件的角度提升整个控制器的性能。同时,针对系统的被控对象进行建模,建立步进电机非线性SIMULINK仿真模型,并在此基础上提出了模糊PID控制器的构建思路,实现了步进电机模糊PID仿真。该研究为提高导航操纵控制器精度提供了思路。     

履带拖拉机液压控制差速转向系统设计与试验

履带拖拉机控制液压变量柱塞泵的流量和方向驱动液压马达,液压马达动力和发动机传入变速箱的动力汇合,实现行驶和差速转向.现有技术存在两方面问题:一是倒车时方向盘转向和车辆驾驶习惯相反;二是在停车和行驶时会停不稳、行驶跑偏.为此,通过对液压油路进行设计和増设控制阀等方法,实现了倒车时正常转向功能;设计了双定位精准调节机构,使...