差速转向农业专用AGV小车的设计与模糊控制研究

农业专用自动导引小车(AGV)作为农业作业的通用运载平台,是针对具体应用环境而设计的特定用途机器人,已成为农业自动化的一个重要发展方向。为此,介绍了一种基于多轴运动控制器的现代农业自动化AGV小车。同时,针对差速转向驱动型AGV小车路径跟随问题,首先对该AGV系统进行了理论分析和运动学建模;然后应用模糊控制理论,设计了以距离偏差和角度偏差为输入、左右驱动轮速度差为输出的模糊控制器;最后,在Mat Lab/Simulink环境中进行仿真验证。仿真结果表明:设计的模糊控制器在直线和圆周路径上跟踪性能明显优于常规PID控制器,其有效性和可行性得到了验证。     

车辆半主动悬架粒子群模糊混合控制策略

在Matlab中建立4自由度1/2半主动悬架车辆模型后,构建模糊混合控制器,利用粒子群优化算法对模糊混合控制器的隶属度函数和模糊控制规则同时进行优化,开发了粒子群模糊混合控制策略。为了有效验证所提出的控制策略,在搭建的车辆半主动悬架系统控制策略硬件在环仿真试验平台上进行了粒子群模糊混合控制策略的半实物仿真试验。硬件在环仿真试验结果表明,粒子群模糊混合控制策略明显优于传统模糊控制策略,能有效地提高半主动悬架系统的综合性能,并且在不同路面输入激励下均能取得较好的控制效果。     

基于模糊PID控制的无刷直流电机调速系统研究

无刷直流电机(BLDCM)是一个非线性、多变量、强耦合的系统,常规的PID控制难以达到良好的控制效果,模糊PID控制器依据模糊算法在线自整定PID参数,可弥补常规PID的不足之处,提高控制精度,取得更好的控制效果。论文对所设计的模糊PID控制器在Matlab/Simulink环境下进行了纯数学仿真的研究及调试。在数学仿真的基础上,采用dSPACE硬件平台对电机进行了硬件在环仿真,通过直接控制实物电机,验证了模糊PID控制系统具有良好的动、静态性能。     

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。     

基于BDS的果园施药机自动导航控制系统

根据果园施药机自动导航喷药作业需求,设计了一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的施药机自动导航控制系统。该系统主要包括RTK-BDS接收机、导航控制器、转向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘。其中转向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘构成转向角闭环控制回路,该回路可根据导航控制器发送的施药机期望转向角实现转向角的随动控制。将施药机的运动学模型和纯追踪模型相结合,设计了施药机直线跟踪导航控制器,输入为位置坐标和方位角,输出为期望转向角。针对果园地形特点对施药机进行了导航路径规划,并在果园进行现场试验。试验结果表明:所设计的导航控制系统,在施药机行进速度为2 km/h时,直线跟踪最大误差不大于0.13 m,平均跟踪误差不大于0.03 m,能满足果园自动导航作业精度要求。     

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.     

静液驱动履带车辆转向神经网络PID控制仿真

根据履带车辆转向运动学和动力学分析,提出转向控制策略,可在满足系统压力限制以及保证车辆转向安全条件下自动降低平均车速以保证驾驶员期望转向半径的准确实现。转向控制器由神经网络PID控制器和泵马达排量控制器组成。运用Matlab/Simulink对系统进行神经网络转向控制仿真分析,仿真结果表明,与传统PID控制相比较,神经网络控制输出超调量由10.5%降至4.1%,控制响应时间由4.8s降至2.2s,提高了系统实时性和鲁棒性。不同转向工况的仿真结果表明,采用神经网络控制可使静液驱动履带车辆获得良好的转向稳定性和操纵性。     

双轮驱动电动汽车防滑控制系统的研究

建立了双轮驱动电动汽车加速过程的1/4动力学模型,以滑转率为调节对象,提出了一种基于模糊自整定PID控制算法的驱动防滑控制系统.设计了双轮驱动电动汽车驱动防滑系统的模糊PID控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了动态仿真,对比仿真结果表明,模糊自整定PID控制器的性能优于单一的PID控制.     

主动前轮转向模糊控制策略的设计

随着汽车电子技术的发展,主动前轮转向系统作为一项新技术越来越受到人们的关注。本文设计了一种主动前轮转向系统的PID参数自调整模糊控制器。首先,建立了汽车动力学模型,设计了AFS模糊控制器的控制策略,然后设计主动前轮转向系统模糊控器仿真模型图,利用Matlab/Simulink软件进行前横摆角速度模糊控制的仿真,从而实现横摆角速度模糊控制。结果表明:由于PID参数自调整模糊控制器的设计,车辆的操纵稳定性和瞬态响应性能都有明显提高。     

接触式拖拉机导航控制系统

为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统.在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制.下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制.该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证.仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好.当行驶速度不超过1 m/s时,拖拉机导航精度在50 mm以内,平均误差15 mm,能满足玉米秸秆行间作业要求.     

高速履带车辆静液传动改进模糊控制

针对高速履带车辆静液传动系统具有非线性及时变负载等特点,设计了应用于该传动系统的模糊控制器,因系统响应在上升和稳定阶段对模糊控制器的比例因子有不同的要求,定比例因子的模糊控制器难以二者兼顾,故提出一种改进方法,以补偿量及其绝对值的乘积作为新的补偿量对系统进行控制,构成变比例因子的模糊控制器.仿真及试验表明,改进的模糊控制器响应迅速,能有效抑制系统超调量,且系统的动态和静态性能有明显改善,适用于高速履带车辆的静液传动控制.     

半履带式气垫车的模糊控制系统

根据半覆带式气垫车的结构型式及行走特性,提出了模糊ＰＩＤ控制方案,研制了实时测量系统,并设计了相应的测量电路,由计算机协调控制整个闭环系统,保证气垫车能够稳定地运行并达到功率损耗最小。整个控制过程用ＭＡＴＬＡＢ软件进行了仿真并进行了试验研究工作。试验结果证明采用自速写模糊ＰＩＤ控制器能够使半覆带式气垫车稳定行驶的最佳工作状态。     

荔枝园智能灌溉决策系统模糊控制器设计与优化

为解决荔枝园灌溉中水资源浪费严重的问题,根据现有装备条件,设计了基于无线传感器网的模糊专家决策系统,并对系统的模糊控制器进行优化以提升系统整体性能。该系统通过网关节点实时接收来自传感器节点采集的荔枝园环境信息,选择土壤实测含水率与预设土壤最佳含水率的误差及其变化率作为决策因子,得出预测灌溉值等决策结果。通过Matlab仿真并进行果园实地试验,分析该系统的有效性。仿真结果表明,该智能灌溉系统能结合荔枝园土壤含水率情况进行适时、适量灌溉,有效实现了经济灌溉,并且优化后的模糊灌溉系统实现了更高的暂态性能、控制精度及抗干扰性,系统响应时间更快。试验结果表明,基于模糊控制器的智能灌溉系统能有效地对荔枝园灌溉进行控制,使荔枝园土壤含水率维持在17.8%左右,符合荔枝树的生长环境;同时,基于优化后的模糊控制器的智能灌溉系统将荔枝园土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系统预设的荔枝园土壤最佳含水率17%,并且具有更高的控制精度、更强的抗干扰性与实用性。     

高质心客车防侧翻控制研究与仿真

基于模糊函数设计了模糊逻辑控制器,并应用于厦门金龙XMQ6117Y3型客车,通过该控制器产生横摆力矩与主动转向角使客车的横摆角速度与质心侧偏角响应跟踪其期望值。该控制器仿真计算了转向角阶跃输入和正弦输入的客车横摆角与质心侧偏角响应,试验结果表明该控制器能有效改善高质心客车横摆角速度和质心侧偏角响应,使得横摆角速度与质心侧偏角保持在允许范围,从而保证客车行驶的稳定性,减小客车"驶出"或"侧滑"引起"绊倒"侧翻的可能性。     

基于主动转向技术的汽车制动稳定性控制

以汽车制动稳定性控制原理和相关汽车动力学模型为基础,通过对汽车在两侧路面附着系数相差较大的对开路面的制动状况进行理论分析,提出利用主动转向技术控制汽车紧急制动时的稳定性,并使汽车在制动偏驶后能通过转向控制快速恢复到正确的行驶车道.在理论分析的基础上结合所提出的模糊控制策略和控制方式,设计模糊控制器进行仿真实验,并用实验结果进行了验证,结果表明利用所提出的汽车制动稳定性模糊控制策略,能减少汽车制动时的失稳状况,对于提高汽车的行驶安全性具有一定的作用.     

履带式果园作业车平地直行和转向仿真研究及试验

采用多体动力学仿真软件Recur Dyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式果园作业车多体动力学模型,并进行仿真分析,着重对履带式果园作业车在平地直行和平地转向两种工况进行动态性能仿真,并判断整机稳定性能。通过对履带车的接地压力、沉陷深度、行走阻力、转向角速度和转向角加速度的仿真分析及作业车辆平地直行和180°进行转向试验,结果表明:整机模型有效,验证了仿真模型的正确性,为履带式果园作业车进一步的改进设计提供了理论参考依据。     

丘陵果园除草机器人底盘系统设计与试验

针对丘陵果园环境非结构化且复杂多变,常规的除草方式效率低等问题,设计了一种果园除草机器人底盘系统。根据果园丘陵地形地貌环境,确定车体控制方式和除草机器人底盘的总体结构方案,主要包括液压传动系统、电气控制系统等。设计配套的除草车电气控制系统和遥控接收、车载主控和导航功能的CAN通信协议。以运动控制为核心,采用角度传感器、电机驱动、车载主控、导航模块,构成闭环控制。使用自抗扰控制算法,以油阀控制电机为对象应用Simulink仿真,仿真结果显示自抗扰控制相比PID控制调节时间减少0.42s,超调幅度减小11.5%,稳定时间缩短0.14s。田间试验表明,运用自抗扰控制、结合导航功能的除草机器人行走速度均值为6.2km/h,均方差0.037km/h,作业效率0.51hm2/h,有效除草率均值97.46%,可在25°斜面上正常行走,对导航路径的跟踪误差标准差为4.732cm,运动控制响应及时,能够提高除草作业安全性和准确性。     

四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学

提出了一种基于四轮转向和差动制动联合控制的车辆横摆动力学控制策略。根据四轮转向和差动制动对横摆动力学的影响,设计了一个双输入双输出模糊控制器,以产生适当的横摆力矩和后轮转向角来控制质心侧偏角和横摆角速度。在Matlab／Simulink环境下建立了相应的仿真模型并在典型转向工况下进行了仿真试验。研究结果表明,与两个系统单独控制相比,联合控制情况下车辆的横摆动力学响应特性得到了很好的改善,从而提高了车辆的操纵稳定性和安全性。     

EPS系统助力特性与控制策略研究

介绍了通过模糊控制器确定EPS系统(电动助力转向系统)助力特性的方法,建立了EPS系统模型及MATLAB/Simulink仿真模型,研究了常规PID控制策略和模糊控制策略,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真。仿真结果表明,汽车加载EPS系统后,系统能更快的进入稳定状态,而且转向轻便性也得到了提升,另外,对比两种不同的控制策略,模糊控制策略反应时间更短、响应更快。     

履带车辆转向性能计算机仿真研究概况

履带车辆的转向性能是整车性能的重要评价指标，计算机仿真是研究转向性能的有效手段之一。首先分析了履带车辆转向性能的影响因素，然后从履带与地面的相互运动关系、转向阻力、仿真性能等方面对履带车辆转向性能仿真研究的现状进行综述。在此基础上，提出了履带车辆液压机械差速转向系统参数匹配、转向期间换挡规律、平稳转向性能、性能仿真模型、转向控制理论以及驾驶的遥控化与行驶自主化等履带车辆转向的研究思路。