基于跟踪误差模型的无人驾驶车辆预测控制方法

针对无人驾驶车辆的轨迹跟踪问题,在分析车辆运动学模型的基础上,设计了一种基于模型预测控制理论的轨迹跟踪控制方法。首先,将车辆运动学模型进行线性化处理,得到车辆运动学线性跟踪误差模型,该模型可以用来预测车辆的未来行为。其次,利用此跟踪误差模型作为预测模型,应用线性模型预测控制方法,通过优化得到使性能指标最小的控制序列,将控制序列的第一步作用于系统。最后,建立了3种典型的道路试验曲线,并且在基于实时多体动力学软件Vortex搭建的虚拟仿真平台中对轨迹跟踪控制器进行了仿真。仿真结果表明,该控制器可以保证无人驾驶车辆快速且稳定地跟踪参考轨迹,距离偏差和方位偏差都在合理的范围内,且实时性可以达到要求。     

基于GSM嵌入式物流监控的农业自主导航车辆设计

为提高农用车辆视觉导航系统对不同环境的适应性,基于GSM无线通信和嵌入式系统,提出了一种新的农业运输车辆自主导航的物流监控系统设计方法,并研究了其对路径的识别能力。该系统对环境的适应能力较强,可以快速、准确地提取导航路径的特征,并具有物流跟踪监控功能,可以实现农用运输车辆在特定的田垄里进行自主换向,提高了车辆的自主导航能力。利用GSM无线通信导航技术对驾驶员实际输出转角进行追踪测试,结果表明:驾驶员的目标曲线和转角无线控制实测曲线比较吻合,从而验证了基于GSM通信的嵌入式物流系统在农业运输车上实现自主导航的可行性和可靠性。     

自主式自动引导车体系结构研究

提出了一种基于多传感器导航的自主式自动引导车的体系结构,该体系结构把感知、规划、决策和行动等各种模块有机地结合起来,可以提高自动引导车系统的实时性和灵活性。     

基于BDS无人驾驶汽车通信系统的应用

无人驾驶汽车通信系统通过实时交换信息,车辆能够感知彼此的位置、速度、行驶路线等关键信息,从而避免碰撞、优化车流,以提高整体交通系统效率。该文基于BDS的基本组成及工作原理,阐述无人驾驶汽车通信系统的基本要求,包括实时数据传输、高精度位置信息获取和车辆之间的协同通信,继而探讨BDS无人驾驶汽车通信系统中的应用原理及优势,讨论其潜在挑战和未来发展方向,旨在更好地利用BDS推动无人驾驶汽车技术的进步。     

基于势场的无人驾驶车辆最优路径规划算法

针对无人驾驶车辆在结构化道路环境中的路径规划问题,提出了一种能够实时避开障碍物的动态路径规划算法。首先基于道路与障碍物产生的势场构建环境势场模型;其次结合简化的3自由度车辆动力学模型预测车辆未来时刻的位置序列;最后针对道路上常见的换道避障问题,构建模型预测路径规划控制器。仿真实验结果表明,该方法在多种道路环境下规划的路径均能满足车辆行驶安全性的要求,且能够满足实时规划的需要。     

基于蓝球比赛运动的农业机器人避障系统设计

农业机器人面临的作业环境越来越复杂,为保证机器人在复杂环境中正常工作,机器人需要拥有可自主避障的行为控制系统来适应作业环境中未知障碍物避开的需要。在基于篮球比赛运动的农业机器人避障系统研究中,通过动态窗法建立工作控制,模拟了篮球运动中的动态避球行为,并为以模糊控制方法实现自主避障,使移动机器人的避障行为通过模糊逻辑控制和基于优先度的决策程序来实现。仿真实验表明:该机器人的避障系统有效、实用性好且具有实时性。     

基于LabVIEW的轮式车辆侧翻预警系统研究

针对农用车辆自动导航作业中常见的侧翻事故,基于轮式车辆侧翻力学模型,设计了一种实时性强且可有效降低车辆侧翻事故发生率的车辆侧翻预警系统。系统基于LabVIEW2015平台进行开发,通过获取车速、前轮转角和侧倾角数据,实时判断车辆的侧翻危险程度,并根据不同的侧向加速度阈值进行三级侧翻预警。实车试验结果表明:系统运行稳定且预警效果良好,平均预警误差率为7.14%,可以满足预警系统精度要求。     

多媒体温室环境测控系统的设计及应用

介绍多媒体温室环境测控系统的体系结构和控制主硬件结构、软件设计和抗干扰措施,实际应用表明,该系统有很强的抗干扰能力,其运行稳定可靠,该系统由于采用基于汉字和多媒体技术的模拟实现同,操作直观,便于用户掌握,满足温室周年运行的测控要求。     

基于三星S5PV210的智能割草机控制系统设计

为了满足割草机全自动的作业需求,提出了一种基于三星S5PV210的智能割草机控制系统。该系统融合了机械设计、环境感知、智能控制、路径动态规划和行为决策等技术,能够自主地对目标草坪进行作业。试验结果表明:该智能收割机能够实现整个目标草坪的割草作业,且路径规划路线最优,割草机成功避开了障碍物,在整个过程没有发生碰撞行为,具有高实时性和高可靠性,应用前景广阔。     

基于可拓控制的无人驾驶车辆路径跟踪研究

为了提高无人驾驶车辆路径跟踪的精确性和稳定性,基于可拓控制原理设计了2种控制策略可切换的路径跟踪控制器。其中,初始偏差较大和低速时采用滑模控制策略,在充分保证跟踪精度时提高跟踪的实时性,高速时则采用带有约束控制的模型预测控制策略以提高车辆行驶的稳定性。最后通过搭建CarSim与Simulink联合仿真平台,在目标路径为双移线工况下进行不同车速的仿真。结果表明,所设计的可拓控制器能有效提高无人驾驶车辆的路径跟踪精度和稳定性。     

基于多模型迭代的车辆状态融合估计方法

为了提高车辆行驶状态估计的可靠性,提出一种基于多模型观测器误差补偿与迭代的车辆状态融合估计方法。基于三自由度车辆动力学模型设计了车辆状态强跟踪滤波估计算法;同时,根据四轮轮速耦合关系,考虑到数据扰动和病态矩阵的影响,设计了车辆状态的岭估计算法。为进一步提高估计系统的可靠性,提出了动力学模型观测器与运动学模型观测器补偿与迭代的估计方式,设计了模糊控制器,根据实时的质心侧偏角和滑移率的伪量测值,判断强跟踪滤波器和岭估计器估计结果所占权重,利用闭环估计系统的迭代与融合提高估计性能。仿真和道路实验结果表明,所提出的车辆状态融合估计方法能够兼顾强跟踪滤波算法与岭估计算法的优势,根据车辆纵向滑移和质心侧偏角动态调节强跟踪估计与岭估计结果的权重系数,从而在保证估计精度的同时提高了估计系统的多工况适应能力。     

稻麦联合收获机械总线化监控系统研究

为满足精准农业与智能农机装备发展需求,针对当前国产稻麦收获机械参数监测与控制功能单一、智能化程度低和适应性差等问题,研制了一种基于CAN总线的稻麦联合收获机械作业与工况参数监控系统。介绍了监控系统的运行环境、软件架构、硬件组成、相关协议,以及作业与控制参数归类方法,实现了联合收获机械1 2 8个作业和工况参数的数据显示与工作模式控制。车间调试与田间试验表明:该监控系统能实现稻麦联合收获机械作业参数和工况参数的实时显示,系统稳定可靠,操作方便。     

基于SMP的总线式软运动控制引擎设计

提出了基于SMP实时架构的EtherMAC实时以太网主站的设计方法,开发了一种运行于内核空间的运动控制引擎,并给出了一种通过在共享内存建立内存堆栈方式的跨平台编程接口设计方法。通过设计总线抽象层将总线控制资源抽象,降低了运动控制引擎与总线之间耦合性,增强了总线系统或从站设备的可替换性。原型机进行功能验证表明,该引擎实现了较好的易用性和可移植性,并间接增强了EtherMAC的实时性能。     

基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车设计与试验

针对传统农业车辆牵引负荷车机械结构复杂、存在加载死区导致无法实现全范围加载，采集系统功能单一无法实时评估被试车辆牵引性能的问题，设计了一种基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车。负荷车以最大加载牵引力150 kN为设计目标，结合对驱动轮的受力分析，完成了其整机关键部件的选型设计，采用集成发动机-电动桥的电驱动系统为核心单元，使用转向牵引架实现前桥平台的自动跟随转向。在LabVIEW RIO架构基础上，通过FPGA搭建高算力、高性能的测控系统，实现对电驱动系统电流、电压、被试车辆牵引力、油耗等多种信息的采集、无线传输与存储，并使用模糊自适应PID控制算法对牵引力加载进行闭环控制。最后开展整机性能验证试验，负荷车实现了0～150 kN范围内的负荷加载，加载系统最大响应时间为3.6 s,最大超调量为1.61%,实际加载牵引力与目标牵引力最大误差为4.5%。整机性能验证试验表明，负荷车具备良好的牵引负荷加载性能，其测控系统可实现被试车辆牵引性能多参数的实时准确监测，能够完成对农业车辆牵引性能的全面评估。     

四轮转向车辆鲁棒控制系统快速开发仿真与试验

考虑车辆行驶工况的不确定性及系统建模误差,建立了多自由度四轮转向车辆动力学数学模型.基于结构奇异值μ综合鲁棒理论,通过设立不确定性虚拟模块,设计了μ综合控制器,抑制外部扰动;基于Mathb/Simulink/dSPACE建立了四轮转向(4WS)车辆控制系统的HILS快速开发平台,验证测试控制器的有效性;通过实车试验修订硬件在环仿真结果.试验表明四轮转向车辆控制系统的纯数字仿真-实时数字仿真-硬件在环仿真-实车试验整个控制系统开发过程的有效性及优越性,说明该快速开发系统具有较好的扩展性.     

基于分布式对象的蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统

为了在非人为干扰条件下,可实时监测预警蛋鸡生产环境和生产过程,保障动物福利,本文基于可被远程调用的分布式对象的3Tiers物联网软件体系结构,将传感器技术和云技术结合在一起,设计了蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统。3Tiers物联网软件架构考虑了大量的异构数据集成和对传感器设备的监测、远程交互性能的需求,满足了本研究中对规模化蛋鸡生产过程的研究要求。系统实现了规模化蛋鸡舍的实时生产环境参数采集和视频监控、生产资料管理、生产过程管理、基础信息管理、统计管理、预警设置管理、系统管理和推送管理功能。考虑到温热环境对蛋鸡健康福利和生产性能有着重要的影响,利用系统中的大量环境数据,对中国农业大学上庄实验站大鸡舍内的小气候环境舒适度进行评价,并结合产蛋率、死淘率和耗料,在黄山养殖场对环境舒适度评价进行了验证。通过对上庄鸡舍24 h周期内和2016年11月—2017年4月的环境情况进行分析,结果表明实验蛋鸡舍内的小气候环境温湿指数始终小于70,蛋鸡群始终处于舒适区;而通过对养殖场鸡舍2016年7—10月份的环境数据和生产数据进行分析,验证了当蛋鸡处于舒适区时,产蛋率提升,死淘率下降,耗料更接近标准。     

基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统

针对现有农业环境监控系统的不足,提出了一种基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统,该系统采用6LoWPAN构架实现互联网与无线传感器网络之间的点到点通信,无需特定的网关进行协议转换或者协议承载,从而实现了对农业环境的实时监测和控制,降低了能耗,缩短了延迟时间。该文从硬件结构、软件结构及节能等方面对此系统进行了详细阐述和分析,试验结果表明该系统的实用性和高效性,可应用于温室、农田、苗圃等区域。     

基于GPS技术的土地移动监控测量系统优化设计

针对传统平面地图及导线式测量方法存在测量误差大、效率低和应用范围有限等问题,设计一种基于GPS技术的土地移动监控测量系统,介绍了系统框架结构及功能模块设计方案,并针对GPS土地测量算法存在的异常点及漂移误差,进行优化设计。以TQ210 Android 开放平台ARM Coretex-M3架构和Microsoft Visual C++设计为技术支撑,完成车载终端、手持终端和上位机软件的设计,车载系统与手持终端集成了GPS接收模块、SIM900A短信模块,可实时获取和传输GPS土地测量信息;上位机软件完成了土地测量数据的视频解码播放、实时地图显示,为土地测量目标的实时定位、自动化、精准性监测提供有效支撑。      

基于篮球运动的避障系统开发设计

随着科技水平的提高,机器人的应用范围不断增加,其工作环境复杂多变,设计出一套应变能力强的避障系统必不可少。为此,阐述了基于篮球运动的避障系统设计,引用篮球运动中的个人防守技巧和立体型进攻防守技巧,研究篮球运动中进攻时的防守躲避意识,以动态窗法建立工作控制,并对工作环境信息实时采集分析,反应到控制系统,及时躲避障碍。农业机器人的行进方向采用模糊逻辑控制方法,避障系统设计则以VFH避障算法实现自主避障。避障系统设计中需要考虑动态障碍的运动学,才可及时自主避开。仿真试验结果证明了该避障系统的有效性和实时性。