拖拉机—牵引式农机具的运动建模与跟踪控制

对拖拉机—牵引式农机具跟踪控制进行研究,建立该系统在卡迪尔坐标系和极坐标系下的车辆非线性运动模型。为简化求解过程,通过准确线性变换方法对建立的系统进行线性化,设计滑模变结构控制器,基于Ackermann公式进行极点配置选取控制参数,最后对直线运动轨迹和圆弧轨迹的跟踪控制进行仿真分析。仿真结果表明:设计的路径跟踪控制器可以使线性化的拖拉机—牵引式农机具系统的状态变量经过约3 s收敛到0;直线跟踪时,农机具车轴中心从偏离X轴0.5 m的初始位置经过3 s跟踪到期望路径X轴;半径为5 m、10 m和20 m的圆弧轨迹跟踪时,农机具车轴中心从偏离期望圆弧半径1 m的初始位置经过约3 s跟踪到期望圆弧,验证了设计的控制器具有良好的道路跟踪精度,使偏离的车辆快速返回到不同期望的稳态轨迹上。