水稻插秧机导航控制器设计与路径追踪仿真研究

作     者：迟德霞 任文涛 由佳翰 王洋 李萍 CHI De-xia;REN Wen-tao;YOU Jia-han;WANG Yang;LI Ping

作者机构：辽宁石油化工大学机械工程学院辽宁抚顺113001 沈阳农业大学工程学院沈阳110161 

基　　金：国家自然科学基金项目(51075283) 

出 版 物：《沈阳农业大学学报》 (Journal of Shenyang Agricultural University)

年 卷 期：2016年第47卷第3期

页      码：363-367页

摘      要：为了实现水稻插秧机部分或完全自主行走,需要设计合适的导航控制器代替驾驶员分析插秧机与预定义路径的位姿信息后,决策出转向方向和角度控制插秧机按照预定义路径行走。采用基于驾驶员模拟技术,设计了以航向偏差和横向位置偏差作为输入变量,插秧机转向轮期望转角作为输出变量,总结并模拟驾驶员驾驶经验采用模糊控制算法制定模糊规则,构建二维模糊导航控制器;在MATLAB/Simulink下使用简化的二轮车运动学模型进行路径追踪斜坡响应和阶跃响应仿真研究,分析该二维模糊导航控制器控制水稻插秧机追踪预定义路径能力。仿真结果表明水稻插秧机路径追踪斜坡响应最大误差为1.23m,追踪距离为3.45m,稳态误差为0.41m;在此过程中航向追踪信号的超调量MP为17.5°,调整时间ts为7.15s,稳态误差ess为0.2°。水稻插秧机路径追踪30cm阶跃响应的超调量MP为0.8cm,调整时间ts为30.2s,稳态误差ess为0.5cm。水稻插秧机路径追踪仿真结果说明本研究设计的二维模糊导航控制器的转向决策成功控制水稻插秧机追踪预定义路径,该控制系统响应的快速性、平稳性、精确性均良好,为实现水稻插秧机自主行走提供理论支撑。

主 题 词：视觉导航 路径追踪 模糊控制器 插秧机 

学科分类：09[农学] 0903[农学-动物生产类] 090301[090301] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-1700.2016.03.017

馆 藏 号：203178888...