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农用拖拉机自动导航控制系统的研究

李宇哲  
【摘要】:拖拉机是一种重要的农业生产工具,在农业生产过程中有着广泛的应用。发展拖拉机自动导航作业,对提高农业作业效率,减轻农民劳动强度,提高土地利用率等方面都大有益处。随着劳动力成本的提高,推广自动导航系统还可以节省耕种、收获的成本,促进我国农业事业的发展。目前拖拉机自动导航作业需要进一步研究的是如何提高系统的工作精度,尤其是在车速提高之后,车辆行驶误差明显增大。造成误差的因素与定位元件的精度、液压元件响应速度、控制程序的参数选取等因素都有关系,车速提高之后,这些因素造成的影响明显加大。本文主要对自动导航拖拉机的转向系统进行了分析研究,首先从全球卫星定位系统开始阐述,介绍了导航定位的原理,并对拖拉机的液压转向系统进行分析,在拖拉机原有手动转向系统的基础上,加装自动转向系统,设计液压原理、电控原理,并进行元件选型。其次,对液压系统进行理论分析。建立转向控制元件的数学模型,在AMESim软件中建立闭环控制系统并进行仿真。在BODAS软件中编写控制器程序,在转向控制程序中应用PID控制策略,使转向系统更加平稳、准确。最后,在一片40m×60m的户外实验场地进行现场实验,检验系统的实际工作性能,让车辆以3km/h、5km/h、8km/h的速度分别行驶60m,记录实验数据,根据误差情况进行调试,调整控制程序中的相关参数。在控制程序中,将偏差距离与换向阀的控制电流大小和通电时间设定为函数关系,再次进行测试并收集误差数据,将测量的误差值绘制成图表进行分析。进行调整后,行走偏差明显减少。


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