农机导航自校正模型控制方法探讨

随着科学技术的发展,农业生产中科学技术应用水平越来越高,农业生产逐渐的朝着精准农业方向发展,农业自动导航作为精准农业生产技术体系发展中的重要构成,对于农业生产整个过程都有着积极地推动作用,文章从运动学模型的角度对农机导航自校正模型控制进行了简要分析.     

农机导航自校正模型控制方法探讨

针对运动学模型中的类似条件对模型管控模式曲线路径追踪精度的影响,给出农机导航自校正模型管控模式.此模式使用模型控制模式预设管控律,并使用模具管控模式自适应地网络调整模型进行管控.农业器械的途径追踪试验成果说明,此模式即保存了管控模式在直线路径追踪层面的优势,又填补了模型管控模式在路径追踪层面的空白.     

农机自动导航控制决策方法与软件系统

为实现农机自动导航控制,兼顾系统成本和作业效率,对农机自动导航控制决策方法进行了研究,并设计开发了一种导航软件系统。首先,系统根据获取的农田边界、农田形状及作业需求进行路径规划。其次,采用简化二轮车运动学模型,采用模糊控制进行导航决策控制,模糊控制器的输入参数为农机横向偏差和航向偏差,输出参数为前轮转角信息。最后,导航系统根据转角信息,由PLC控制器控制方向盘转动,从而实现导航控制。导航软件采用模块化设计思想,由串口数据通讯、数据分析与处理、数据与图形显示和数据存储4个模块构成,基于C++/MFC语言编写实现。系统还可在导航结束后,对导航偏差数据进行保存,便于试验后进行误差分析。试验结果表明：农机自动导航控制决策方法可以实现较好的控制精度,软件系统界面友好、通讯稳定、功能较为齐全,满足农机田间自动导航作业的需求。     

基于双切圆寻线模型的农机导航控制方法

针对油菜直播机组导航作业中田头换行、转弯等直线跟踪之间的衔接控制问题,设计了一种适用于2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航的双切圆寻线模型控制方法。对初始偏差较大时拖拉机的寻线路径进行了定量分析,获得最优寻线路径的几何关系,依据该关系构建控制决策方法。所建决策方法根据拖拉机位姿状态选择相匹配的控制方程组,计算获得前轮转角以实现导航控制。进行了双切圆寻线模型参数仿真优化和性能与适应性仿真试验。使用该模型控制器进行拖拉机路面导航试验,结果表明:当行驶速度为0.7 m/s,拖拉机与目标直线初始横向偏差为7 m,初始航向偏角为90°时,控制器横向偏差响应的超调量不超过3%,上升时间小于14 s,调节时间不大于19 s,较纯追踪模型方法的超调量和调节时间更小;田间和路面试验结果表明:该模型控制方法对2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航作业过程中的对行播种起始位姿调整和套行作业自动转弯操作具有指导价值。     

基于卫星导航的农机自动驾驶控制技术研究

近年来我国的农业机械化得到了快速发展,农机技术也得到了明显提升,随着农机自动化水平的逐渐提升,农机的结构和功能也趋于完善.自动驾驶是农业机械自动化技术发展的必然趋势,自动驾驶技术的应用能进一步提高农业生产的效率,并降低生产过程对人力资源的依赖,有利于智慧农机的实现.因此,从农机技术现状出发,重点分析了农机自动驾驶技术的...     

农机导航多模变结构智能控制方法研究

随着国家对农业的重视度提高,明确提出要加大农业科技投入,发展现代化农业,要建立以农业物联网和农业智能化装备为中心的农业信息化体系,农机自导航控制技术作为现代化农业生产的重要组成部分,是实现农业机械智能化装备的关键技术,为了实现农业的现代化发展需要对其进行深入研究。文章主要通过对农机导航基础理论进行研究,探索多模变结构的智能化控制方法,对轮式拖拉机、水稻高速插秧机以及大型开沟铺管机等三种典型农机的自动导航技术进行研究。     

基于自校准变结构Kalman的农机导航BDS失锁续航方法

针对农机自动导航作业过程中存在的BDS信号失锁导致系统突然失控的问题,提出了一种适用于轮式农机的基于自校准变结构Kalman滤波器的农机导航BDS失锁续航方法。依据4自由度农机运动学模型,设计了BDS/INS信息融合Kalman滤波器;进行INS导航定位误差不确定度分析,并设计了基于自回归模型的航向校准方法、INS传感器角速率测量零偏实时校准方法,结合上述方法设计了自校准变结构滤波器,进行位姿信息处理,结合导航跟踪控制方法实现失锁续航功能。根据分米级精度要求,进行了机器人直线、矩形路径失锁续航试验和农机田间直线续航试验。机器人续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,与运用未校准滤波器的续航系统相比,该方法实际平均横向偏差减小34%,横向偏差达到20 cm时机器人在路径上的平均行驶距离提高80%。农机田间续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,在实际偏差小于20 cm的条件下,农机在路径上的行驶平均距离达到16. 65 m。     

计算机视觉修正下的农机导航与电液控制设计

为了进一步提升农机自动驾驶的精确性,笔者概述了计算机视觉修正的农机导航原理,设计了农机导航与电液控制系统。结果表明,该系统可以自动确定作业范围并规划最优行驶路线,在行驶过程中同步分析视觉设备提供的图像信息,根据分析结果不断修正路线,自动完成转弯、掉头、避障等操作。此外,对农机电液控制系统进行了改良,提高了执行机构的响应速度和动作精度,满足了复杂田间环境下农机的自动行驶需求。     

基于PLC的农机行驶路线控制研究与实现

为了提高农机的自动化和智能化水平,基于PLC技术设计了农机行驶路线控制系统。系统的主要组成包括路径规划模块、运动控制模块和PLC控制模块等,采用定步长连续寻点的方法进行路径规划,采用PID模糊控制算法调节农机的速度和方向,以确保农机按照规划的路径行驶。为验证该系统的性能,进行田间试验,结果表明:农机行驶路线控制系统可以实现农机的自动导航,使其按照预定的速度和路线行驶,且系统运行稳定,能够满足农机行驶路线控制的要求。     

油门控制PM自整定方法的研究

以TMS320C240 DSP为CPU，采用PID自整定技术，设计了对发动机油门开度的闭环电子控制系统。根据PM法设计了硬件电路，对PM法自整定技术作了论述，最后给出了实测试验结果。试验结果表明，该系统可以满足油门控制要求。     

大型平移式喷灌机分布式级联协同导航控制方法

针对大型平移式喷灌机协同导航控制系统中存在的易偏离导航路径、跨间行走协同性差、喷灌均匀性不高等问题,提出了一种分布式级联协同导航控制方法。该方法在建立大型喷灌机多塔车运动学模型的基础上,结合状态反馈和PID控制,设计了主塔车为主机的路径导航控制算法以及子塔车为从机的级联同步跟随控制算法。并设计了基于该方法的协同导航控制系统,通过双天线RTK定位模块获得各塔车的实时姿态,通过变频调速技术实现各塔车运动姿态的控制。完成了变频控制的大型喷灌机设计,在河南省许昌市试验基地进行了协同导航试验。试验结果表明,喷灌机以不同速度协同导航行走时,主塔车最大横向偏差不大于3.26cm,最大航向偏差不大于1.65°;子塔车最大同步偏差不大于13.07cm,满足田间自主作业要求。     

基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法

为提高机器采摘茶叶整体质量及采摘效率,提出一种基于机器视觉的机采茶陇识别与采茶机导航的方法。在采茶机器的前方配置摄像头用于获取待采摘茶陇的视频图像,对安装在采茶机上的摄像机内外参数进行离线标定;对茶陇的视频图像用高斯滤波、颜色坐标系转换、局部OTSU多阈值法图像分割、最小二乘法直线拟合等算法进行处理,提取出茶陇的左右边缘线;根据标定结果计算出茶陇中心线,并在驾驶座的显示屏上标识出目前采茶机的采摘状态,包括茶陇中心线和采茶机的偏移情况,提示驾驶员根据识别结果进行适当调整。实验结果表明,提出的基于机器视觉的机采茶陇识别及采茶机导航的方法能有效解决目前机采茶叶老嫩茶叶一刀切下的弊端,为完全自动化采摘奠定了基础。     

温室温度模糊控制参数在线自整定算法

温室环境温度变化规律由于受诸多因素影响而表现出非线性和时变性。为了保证温室温度模糊控制器的性能,需要根据被控对象的变化不断调整其参数。温室温度响应的主要动态性能指标包括：超调量、系统发散程度、系统振荡程度、稳态误差、过渡过程时间等。通过分析模糊控制器比例因子对以上指标的影响,建立了以系统性能指标为输入的比例因子模糊整定算法。由于该算法程序简单、所需系统资源很少,因此可用于比例因子的在线整定。在温室冬季供暖情况下的试验结果显示,系统响应性能全面改善,ITAE指标下降了15％。     

基于模糊自适应纯追踪模型的农业机械路径跟踪方法

为了提高农业机械自动导航控制系统的精度,提出了一种基于模糊自适应纯追踪模型的农业机械路径跟踪方法.该方法基于纯追踪模型进行农业机械路径跟踪控制,结合农业机械运动学模型来确定车轮期望转向角;采用模糊自适应控制在线自适应地确定纯追踪模型中的前视距离,提高了路径跟踪的精度.农业机械的路径跟踪实验结果表明,路径跟踪的最大误差不超过10 cm,平均误差小于5 cm,完全满足农业机械的作业要求,验证了提出方法的可行性和有效性.     

果园移动机器人曲线路径导航控制

为实现移动机器人在果园非结构化环境下的自动行走,对果园移动机器人在复杂环境中的导航控制进行了研究。利用激光扫描获取果树位置信息,提出了一种果园环境下曲线导航路径的拟合算法;构建了以横向偏差和航向偏差为输入的模糊控制器;实现了移动机器人在曲线路径中的自动行走。机器人以0.54 m/s的速度沿正弦曲线行走,最大横向偏差为0.40 m,平均偏差为0.12 m。试验结果表明该系统路径拟合和导航控制算法性能良好。     

基于灰色支持向量机组合模型的农产品产量预测

鉴于灰色预测模型和支持向量机各自的优点,将灰色预测模型与支持向量机相结合,提出灰色支持向量机组合模型,并将该模型应用于花生产量预测中。结果表明,与单一支持向量机和灰色预测模型相比,灰色支持向量机组合模型的预测精度明显提高。     

基于虚拟雷达模型的履带拖拉机导航路径跟踪控制算法

为提高传统果园广泛使用的小型履带式拖拉机导航路径跟踪控制精度和行驶稳定性,提出了一种基于虚拟雷达模型的导航路径跟踪控制算法.该算法借鉴人对车辆的驾驶经验,参考雷达扫描原理和图像识别原理,构建了虚拟雷达模型,生成虚拟雷达图,使用该图描述车辆与路径的位置关系;经深度神经网络分类生成对应的履带拖拉机行驶操作指令;以果园作业典...     

基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验.系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM 32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以及传感器模块组成,通过Labview编程软件实现程序的开发及数据的储存工作,车载计算器进行图...