农用车辆级联式直线路径导航控制方法研究

农用车辆导航控制是精准农业作业体系的重要组成部分,是支持农用车辆田间自动精准作业的关键技术。由于在大型农田中直线路径跟踪是农用车辆的主要作业模式,本研究针对直线路径跟踪问题提出一种级联式导航控制方法。首先讨论了农用车辆的级联式导航控制结构,并依此将导航控制任务分解为路径跟踪控制和转向控制两个级联的控制任务。然后推导出了农用车辆的相对运动学模型,并基于该模型针对路径跟踪控制任务提出了一种最优PD控制方法;为了提高转向控制子系统的性能,在转向控制任务中提出了一种基于过渡过程的改进PD控制方法,最后进行了方法的试验验证。试验数据分析结果表明:在直线路径跟踪过程中,横向位置误差的平均值为0.02 m,标准差为0.04 m,完全满足农用车辆直线路径跟踪作业的要求,验证了所提方法的有效性和优越性。