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基于双源激光定位的履带拖拉机自动驾驶系统研究

谭德权  
【摘要】:在农业现代化背景下,农业机械向着精准化与智能化的方向发展。本课题总结了国内外自动驾驶技术的研究成果,以农夫NF502型履带式拖拉机为平台,研究基于双源激光定位的履带拖拉机自动驾驶技术。目前国内外对于农业机械的自动驾驶技术研究较多,多采用GPS作为导航系统,研究主要集中在轮式拖拉机,对于履带拖拉机的自动驾驶技术研究相对较少。本文对轮式拖拉机和履带式拖拉机的运动学模型进行了介绍,轮式拖拉机通过前轮转过一定角度实现转向,履带拖拉机通过两侧履带不同的运动方式实现转向。对履带拖拉机运动过程中主要参数的关系进行了分析,建立了可以参考的运动学模型。履带拖拉机自动驾驶系统由控制系统与执行机构两部分组成。控制系统包括MCU、双源激光定位系统、传感器、外围电路等。执行机构包括HST速度控制系统、点火/熄火控制系统、液压转向系统等。HST速度控制系统采用自适应模糊PID算法实现对行驶速度及前进后退动作控制;采用模糊自适应算法实现转向控制。自动驾驶算法采用交叉耦合算法结合模糊算法对预定路径进行跟踪。试验部分对于电子罗盘、陀螺仪、HST电动推杆进行了标定试验,补偿误差,使其能更好适应拖拉机的作业环境,提高控制精度。为验证路径跟踪算法的有效性,进行了路径跟踪试验。试验时设定拖拉机的运动速度为1m/s,行驶距离150m,并记录该段距离内拖拉机的行驶路线。试验结果显示拖拉机的实际行驶路线与预定路线之间的平均跟踪误差控制在了20cm以内,最高精度控制在5cm。试验结果表明,该算法能较好地实现对拖拉机的控制,控制效果良好。


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