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《安徽农业大学》 2018年
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自主行走水稻插秧机路径追踪算法研究与实现

刘龙  
【摘要】:水稻插秧机自主行走不仅能够减轻传统机插秧作业过程中的驾驶员疲劳问题,而且能够有效的提高生产效率。本文对水稻插秧机自主行走过程中的路径追踪算法进行研究,结合水稻田间的实际情况,以久保田SPU-68C型高速水稻插秧机为研究平台,采用纯追踪模型与模糊控制相结合的方式对路径进行追踪,最后通过路径追踪试验进行验证,在速度变化的情况下,前视距离能实现自整定,提高了水稻插秧机对复杂水稻田环境的鲁棒性和适应性。本文的研究主要包括以下几部分:1)通过对水稻插秧机路径追踪算法国内外现状的描述,列举水稻插秧机路径追踪过程中使用的模型和常用控制算法,并对此进行分析。对水稻插秧机自主行走过程中的运动学模型和执行机构进行建模分析。2)通过对不同算法的优缺点进行分析,明确路径追踪过程中的横向偏差、航向偏差和速度变化对追踪精度的影响,提出了一种基于纯追踪模型的模糊控制算法。通过对横向偏差、航向偏差和速度变化的模糊控制,在不同横向偏差、航向偏差和速度的情况下,前视距离可以自整定。在Matlab/Simulink软件中进行了固定横向偏差和航向偏差条件下的变加速度的路径追踪仿真、固定加速和航向偏差条件下的变横向偏差的路径追踪仿真、固定加速度和横向偏差条件下的变航向偏差仿真,仿真结果表明前视距离可以实现自整定。3)结合水稻田间作业的实际情况进行试验样机的平台搭建,包括总体方案的确定、路径规划设计和执行机构设计,其中执行机构设计中包括转向子系统执行机构设计、插植手柄模块执行机构设计、主变速手柄模块执行机构设计。4)路径追踪试验研究。试验包括执行机构响应试验、平坦路面路径追踪试验。其中执行机构响应试验验证了执行机构的响应速度,满足水稻插秧机自主行走过程中的控制要求,平坦路面路径追踪试验,插秧机在变速的情况下,路径追踪的平均误差最大值为4.03cm。
【学位授予单位】:安徽农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S223.91

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