基于RTK-BDS的果园农用车辆自主导航系统研究

根据果园农用车辆作业需求,设计了一种基于RTK-BDS的自动导航控制系统。利用卡尔曼滤波技术提高了RTK-BDS在果园应用中的定位精度,同时将模糊控制与纯追踪模型相结合,设计了果园农用车辆直线跟踪导航控制器,并进行了追踪仿真和田间试验。结果表明:当果园农用车辆前进速度为0.5m/s时,最大横向误差不大于0.086m,平均误差不大于0.036m。     

农用车辆路径跟踪预瞄控制研究 —基于免疫模糊PID算法和视觉导航

在无人驾驶农用车辆过程中,由于作业环境的复杂性,往往会遇到一些突发状况,如急转弯或者突然出现障碍物等,目前的视觉导航技术一般都是获取路径信息后直接进行反馈调节,在遇到突发状况时难以有效的工作。为此,将跟踪预瞄加反馈控制器引入到了无人驾驶农用车辆自动导航系和控制系统中,并使用免疫模糊PID算法对控制系统进行优化,以提高控制的效率、精度及自动化程度。为了验证该方法的可靠性,模拟农用车辆的作业环境,对控制算法的精度和效率进行了验证。仿真结果表明:采用免疫模糊PID算法具有较高的控制精度,且运算效率高,如将其使用在农用车辆自动导航和控制系统中,对于提高导航的精度和智能化程度具有重要作用。     

农业机械自动导航技术研究进展

中国一直被称为农业大国,人口基数大,高居世界人口第一位。农业不仅支撑着我国经济的发展,同时还是我国人民的命脉所在,是国家前进的基石。为了达到提高生产产值、解放劳动力的目的,让农业随着科技的发展而进步是必然的结果。因此,近些年农业在渐渐趋于机械化,大批机械投入农业生产中来提高工作效率,减轻农民压力,继而促进农业的发展。近年来,自动导航技术也被提出应用到农业机械当中,以此来保证机械正常、精准、高效的运行。     

基于图像处理的蟹塘水草图像导航线拟合方法

针对河蟹养殖中水草清理是以人工完成为主,存在费工费时、劳动效率低、成本高等问题,提出一种图像处理的蟹塘水草图像导航线拟合方法。首先通过采集水草RGB图像,并转换为HSV颜色空间,并选用H分量二值分割,对分割图像进行填充处理;其次根据水草图像面积差异,设定参数删除非目标区域,进行形态学运算,保留目标区域;再按列查找二值图像非零像素点的中点位置,得到水草图像形态特征曲线;最后根据查找的特征曲线,利用最小二乘法拟合出导航线。试验结果表明本文方法拟合导航线相对误差在0.498%以内,平均相对误差绝对值为0.247%,平均耗时为0.005 s。本文方法能够较好地满足水草图像导航线拟合的准确性和实时性,可为智能化水草清理作业船的研制奠定理论与技术基础。     

四通阀控非对称液压缸系统控制器优化设计

为优化四通阀控非对称液压缸系统的动态特性,开展控制器优化设计研究。通过AMESim-MATLAB联合仿真的方法开展模型辨识,所构建的传递函数模型的位移误差平均值仅为4.31 mm,具有较高的准确度。基于伯德图进行系统的频域分析,结果表明所构建的系统是稳定的,但灵敏度和响应速度较差。设计两种最优PID控制器,基于遗传算法的最优PID控制器响应速度最快,其延迟时间、上升时间和最大超调量分别为0.152 s、0.323 s和3.43%,基于一阶模型延迟近似的最优PID控制器具有较高的控制精度,其延迟时间、上升时间和最大超调量分别为0.396 s、0.438 s和0。两种控制器均有效地改善系统的动态特性。     

鱼池增氧机的电子控制器

水体溶氧量是高密度精养塘稳产高产的关键，而采用增氧机则已成为水质调节的重要手段。本文介绍的控制器就是利用增氧机和自控电路达到调节水体溶氧平衡的。它具备了增氧机时间程序自控，且用鱼来监测鱼池溶氧量，及时提供开启增氧机的信息，也就是说，除了根据天气情况拨动一下开关，使机器每日能自动、定时地工作以外，如果池塘里仍有鱼浮头现象，就会被传感器监测出来，     

FSN-20型卫星导航装置

随着二百海里渔业经济区域的划分，各种电波导航装置已引人注目。其中有6个子午仪(导航卫星)，高度1000公里，周期约107分钟左右，在和赤道呈直角的圆形极轨道上运行。(NNSS)卫星导航装置，可以在世界各地高精度测定方位。     

农业车辆视觉实际导航环境识别与分

分析了对路径识别影响较大的变光照环境、杂草环境和阴影环境对农业车辆导航路径的影响,提出一种实际环境中的农业车辆视觉导航研究方法,即先采用神经网络算法对农田环境进行自动分类,然后再相应的选择不同的路径识别方法进行处理.环境识别与分类试验结果证明,该方法能够提高农业车辆视觉导航系统的实用性和可靠性,导航环境的分类准确率为95%,单幅图像平均耗时23 ms.     

基于图像旋转投影的导航路径检测算

提出一种农业车辆视觉导航路径识别算法--旋转投影算法.该算法通过角度枚举对图像ROI实施旋转变换,由旋转后图像的列均值与枚举角度构成旋转投影矩阵R,对其行向量实施差分运算得到差分旋转投影矩阵Rd,由Rd的极值可确定图像导航路径,即航向偏差θ与航位偏差d,进而可以求得世界坐标系下的导航路径参数.同理可以对田头线进行检测.为了提高算法的实时性,提出设定合理的ROI、实施线性压缩、旋转角度先粗分再细分的二步法以及充分利用前帧信息4种处理方法,使处理一帧用时6.2ms左右.通过对不同条件下成熟小麦图像测试表明,该算法识别导航路径准确率达到95%.     

电液伺服遥操纵机器人主-从位置控制器

针对电液伺服遥操纵机器人主-从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性,提出主-从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法,以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响.分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器,通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性.试验结果表明,所设计的位置控制器,既提高了主-从位置跟随精度,又具有较强的自适应性和鲁棒性;提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性.