北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验 被引量：14

1

作者 丁幼春 詹鹏 +3 位作者 周雅文 杨军强 张闻宇 朱凯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期178-185,共8页

针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题,设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息(包括位置、航向、速... 针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题,设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息(包括位置、航向、速度、转向角)作为运动控制器的输入,通过构建的横向纠偏模糊控制器和纵向定速PID(proportion integration differentiation)控制器,实现行走过程中的横向纠偏和纵向定速行走。为获取更准确的位置信息,采用3个低精度北斗定位模块以边长1 m的等边三角形方式放置对数据求均值得到中心点定位数据的方法,将北斗接收模块的平均静态定位精度从2.06 m提高到了1.50 m,动态定位精度提高到0.78 m以内。信息采集平台田间试验结果表明:车体系统能按照规划的路径行走,在设定速度0.4 m/s时,纵向速度稳态误差小于7%,在外界扰动下响应调节时间小于3 s;以相同的速度行驶,初始横向偏距分别为1.4、2.0和2.5 m时,稳定跟踪需要的时间分别为11、15和25 s且稳定跟踪后最大横向偏距在0.31 m以内,满足农业田间信息采集的需要。该控制系统实现了信息采集平台在田间的定速直线跟踪和稳定行走,为其高效智能化作业提供了技术参考。 展开更多

关键词 农业机械 控制系统 导航 田间信息采集平台 运动控制器 定位精度 直线跟踪

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基于变增益单神经元PID的秸秆旋埋还田导航系统研制 被引量：10

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作者 周明宽 夏俊芳 +3 位作者 郑侃 杜俊 张居敏 罗承铭 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期31-40,共10页

水稻田土壤松软,收割机作业后会出现残留秸秆凸起、地表坑洼等现象,导致秸秆旋埋还田作业易出现重耕、漏耕和自动驾驶路径跟踪精度差等问题。该研究基于滑移估计模型推导了拖拉机路径跟踪的前轮转角控制率,并设计了一种变增益单神经元PI... 水稻田土壤松软,收割机作业后会出现残留秸秆凸起、地表坑洼等现象,导致秸秆旋埋还田作业易出现重耕、漏耕和自动驾驶路径跟踪精度差等问题。该研究基于滑移估计模型推导了拖拉机路径跟踪的前轮转角控制率,并设计了一种变增益单神经元PID导航控制器。在自主设计的电控比例液压转向系统基础上开发了秸秆旋埋还田导航系统,采用双天线RTK-GNSS获取拖拉机的实时位置和航向角信息,由变增益单神经元PID控制器根据理论转角和航向角偏差变化输出实际执行转角,实现旋埋作业自主路径跟踪。田间试验表明,作业速度为1.15m/s时,变增益单神经元PID控制器的自适应直线跟踪最大横向偏差不超过0.071 m,平均绝对偏差不超过0.031 m。与常规PID控制器相比,变增益单神经元PID控制器的最大横向偏差和平均绝对偏差控制精度分别提高了53.08%和51.72%;与单神经元PID控制器相比,最大横向偏差和平均绝对偏差控制精度分别提高了39.00%和28.21%。该研究设计的变增益单神经元PID控制器可以增强导航系统的适应性和鲁棒性,提高路径跟踪精度,适用于未来无人驾驶下的秸秆旋埋还田作业。 展开更多

关键词 农业机械 秸秆 导航 旋埋还田 控制器 变增益单神经元PID 电控比例液压系统 双天线RTK-GNSS

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农机数据采集传输系统的设计与实现——基于CAN总线 被引量：8

3

作者 刘传茂 王熙 《农机化研究》 北大核心 2016年第12期207-211,共5页

随着CAN总线的发展应用,越来越多的农业机械开始装备使用CAN总线,采集农机CAN数据对于农机作业运行及故障维修的应用研究具有重要意义。农机CAN总线数据采集传输系统,能够实时采集、解析、传输农机CAN总线数据信息,且可将数据传输到PC... 随着CAN总线的发展应用,越来越多的农业机械开始装备使用CAN总线,采集农机CAN数据对于农机作业运行及故障维修的应用研究具有重要意义。农机CAN总线数据采集传输系统,能够实时采集、解析、传输农机CAN总线数据信息,且可将数据传输到PC机进行数据处理和数据分析。为此,详细介绍了基于单片机、CAN控制器及CAN收发器的农机CAN总线数据采集传输系统,并给出了硬件设计和软件实现。试验表明:该系统将发动机转速、油耗、经纬度、高程等数据解析并传输存储,在实际应用过程中,系统可靠性好,信息准确、运行正常。 展开更多

关键词 农机数据 数据解析 控制器局域网 CAN

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基于运动特性的农机导航控制方法 被引量：8

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作者 白晓平 孟鹏 +1 位作者 王卓 时佳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期21-27,共7页

农业机械(农机)运动学模型的精度影响导航控制精度和稳定性,为提高农机路径跟踪控制器精度,提出了一种基于运动特性的农机导航控制器设计方法。该方法主要是对传统二轮车运动学模型建模方法进行改进,针对传统二轮车模型小角度近似替代(... 农业机械(农机)运动学模型的精度影响导航控制精度和稳定性,为提高农机路径跟踪控制器精度,提出了一种基于运动特性的农机导航控制器设计方法。该方法主要是对传统二轮车运动学模型建模方法进行改进,针对传统二轮车模型小角度近似替代(方向角等于横摆角)的缺点,采用加入侧偏角的方法优化农机运动学建模过程。采用相同的控制方法(状态反馈控制)和不同的运动学模型设计控制器进行对照实验。直线路径跟踪时,侧偏角对模型精度影响较小,引入侧偏角可以在一定程度上影响农机的跟踪精度;曲线路径跟踪时,侧偏角对方向角的变化影响较大,可以大幅影响路径跟踪精度。以安装有自动导航设备的拖拉机为实验平台进行实地实验,结果表明:直线行驶的最大横向误差平均值为0.0454 m,绝对平均误差平均值为0.0149 m,标准差平均值为0.0119 m;曲线行驶的最大横向误差平均值为0.1613 m,绝对平均误差平均值为0.0688 m,标准差平均值为0.0434 m;基于本文提出的优化模型设计的路径跟踪控制器对直线路径跟踪有一定提升,对曲线跟踪精度有大幅提升。 展开更多

关键词 农业机械 控制器 运动学模型 导航 侧偏角 路径跟踪

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碳减排政策下的农机装备智能优化作业研究 被引量：2

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作者 张航程 马忠辉 何舒卉 《农机化研究》 北大核心 2024年第4期140-144,共5页

针对我国农机装备能源消耗过大导致温室气体排放多、智能化程度较低的问题,以太阳能自动灌溉系统为例,在碳减排政策下对其进行智能优化研究。系统的主要组成包括供电系统、自动控制系统、监测和显示系统、抽蓄水系统以及通讯系统。自动... 针对我国农机装备能源消耗过大导致温室气体排放多、智能化程度较低的问题,以太阳能自动灌溉系统为例,在碳减排政策下对其进行智能优化研究。系统的主要组成包括供电系统、自动控制系统、监测和显示系统、抽蓄水系统以及通讯系统。自动灌溉系统采用模糊控制器进行控制,且对模糊控制器的结构、组成和算法进行了设计。为了验证系统性能,对其进行了数据传输和自动灌溉控制试验,结果表明:系统可以实现对灌溉的智能控制,且太阳能供电装置还可应用于其他农机装备。 展开更多

关键词 农机装备 智能优化作业 模糊控制器 太阳能供电装置 碳减排政策

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基于激光传感器的农业机械控制器设计

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作者 吴德刚 赵利平 陈乾辉 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第2期234-238,共5页

针对当前农业机械控制器对农业机械器件控制能力较差,导致农业机械设备存在换挡异常与平衡性较差的问题,提出基于激光传感器的农业机械控制器设计研究。先选用拿度DPE-10-500激光测距传感器为控制器的数据测量设备,对中央控制模块展开... 针对当前农业机械控制器对农业机械器件控制能力较差,导致农业机械设备存在换挡异常与平衡性较差的问题,提出基于激光传感器的农业机械控制器设计研究。先选用拿度DPE-10-500激光测距传感器为控制器的数据测量设备,对中央控制模块展开优化。然后设定传感器测量距离与角度,使用圆拟合算法对测量数据进行修正。最后根据激光测量结果,以PID控制器为基础,构建自适应神经模糊控制器,对农业机械设备进行控制测试。测试结果表明:此控制器可按照预设要求完成机械设备的换挡,对机械臂为位置控制误差最大仅为0.58 cm,智能平衡开启状态时,其偏离最大角度仅为1.6°,偏离最大幅值仅为31 cm,极大提升了设备的调试位置精度及平衡性,进一步提升农业机械设备的应用效果。 展开更多

关键词 激光传感器 农业机械控制器 PID控制器 智能控制 自适应神经模糊控制 嵌入式系统

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区块链在无人作业农机协同控制中的应用研究 被引量：4

7

作者 李卓然 牟雪雷 《农机化研究》 北大核心 2022年第8期234-237,共4页

在农业生产过程中,多无人机联合作业可以有效地提高农业生产的自动化水平及作业效率。无人机协同控制时,为了保证通信的稳定性,引入了区块链技术,通过去中心化和不可篡改性,有效保证了通信系统的正常运行。模拟无人农机的作业环境,以多... 在农业生产过程中,多无人机联合作业可以有效地提高农业生产的自动化水平及作业效率。无人机协同控制时,为了保证通信的稳定性,引入了区块链技术,通过去中心化和不可篡改性,有效保证了通信系统的正常运行。模拟无人农机的作业环境,以多农机协同PID控制为例,对基于区块链的农机协同控制系统进行了测试,结果表明:每台农机的PID控制器都可以发挥较好的控制作用,保证了控制系统的稳定性。 展开更多

关键词 无人作业农机 协同控制 区块链技术 去中心化 PID控制器

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基于自抗扰-动态矩阵的油葵联合收获机脱粒滚筒转速控制 被引量：5

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作者 张学军 李茜 +1 位作者 朱兴亮 马少腾 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第15期9-16,共8页

针对油葵联合收获机的脱粒滚筒控制方法的实时性、准确性和适应性问题,该文以油葵联合收获机行走速度为控制量,滚筒转速为目标建立油葵联合收获机脱粒滚筒速度动力学模型,并将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计了基于自抗扰和动... 针对油葵联合收获机的脱粒滚筒控制方法的实时性、准确性和适应性问题,该文以油葵联合收获机行走速度为控制量,滚筒转速为目标建立油葵联合收获机脱粒滚筒速度动力学模型,并将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计了基于自抗扰和动态矩阵模型的控制系统,并对联合收获机的时变干扰进行在线估计,对脱粒滚筒的控制延迟进行基于动态矩阵模型预测控制,实现对其控制延迟的抵消和滚筒转速的实时控制。对所设计的脱粒滚筒控制器进行了仿真、台架试验和田间试验。结果表明,在自抗扰-动态矩阵控制器作用下,当喂入量较小时,随着收获机行走速度慢慢增加滚筒转速稳定在最优转速430 r/min;当喂入量加大时,滚筒转速降低;当喂入量有小幅度随机干扰时,滚筒实时控制转速与最优转速430 r/min的静态误差保持在5%之内,自抗扰-动态矩阵控制器能够使脱粒滚筒获得平稳的速度控制效果。研究结果可为油葵作物联合收获机控制提供参考。 展开更多

关键词 农业机械 收获机 控制 滚筒转速 自抗扰控制器 动态矩阵 油葵

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基于自适应粒子群的农机自动转向系统分数阶控制 被引量：2

9

作者 张瑶 李佩娟 +1 位作者 贾茜 刘树青 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期199-204,共6页

【目的】针对电控液压式农机自动转向系统的不稳定及响应慢等特点,提出一种分数阶PI^λD^μ控制器控制农机自动转向系统的方法.【方法】首先根据分数阶的控制原理,设计分数阶PI^λD^μ控制器,并建立控制系统的仿真模型,最后应用自适应... 【目的】针对电控液压式农机自动转向系统的不稳定及响应慢等特点,提出一种分数阶PI^λD^μ控制器控制农机自动转向系统的方法.【方法】首先根据分数阶的控制原理,设计分数阶PI^λD^μ控制器,并建立控制系统的仿真模型,最后应用自适应粒子群算法优化分数阶PI^λD^μ控制器的5个参数(kp,ki,kd,λ,μ),避免粒子群算法陷入局部最优.为验证该方法的性能,采用文献[12]的试验平台,对系统进行多种信号的仿真跟踪.【结果】在迭代5次左右模型稳定,阶跃信号跟踪实验中,上升时间是0.0125 s,超调量0.01%,稳态误差是0,优于传统PID的控制效果,正弦信号与随机信号仿真跟踪实验效果良好,模型抗扰动能力强.【结论】仿真实验表明,设计的自适应粒子群分数阶控制方法对提高农机自动转向控制系统的稳定性、快速性及精度具有重要意义. 展开更多

关键词 农机 转向控制 分数阶PI^ΛD^Μ控制器 自适应粒子群算法

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基于BSSMM架构的农机具信息系统设计

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作者 邱源 刘江南 +1 位作者 邱胜海 李光荣 《计算机技术与发展》 2020年第9期159-164,共6页

随着政府对农业农机具扶持的一系列政策支持以及互联网、云计算及大数据等计算机应用技术的快速发展,农机具信息维护与配套管理克服了基础数据不规范、配套不及时以及维修困难和无法及时有效跟进等一系列问题。探讨了农机具维修及配件... 随着政府对农业农机具扶持的一系列政策支持以及互联网、云计算及大数据等计算机应用技术的快速发展,农机具信息维护与配套管理克服了基础数据不规范、配套不及时以及维修困难和无法及时有效跟进等一系列问题。探讨了农机具维修及配件配套管理的现状,分析设计了农机具维修与配套管理的系统(RSSAMT)功能、数据库概念模型和逻辑模型,设计了基于Bootstrap、Spring、SpringMVC、MyBatis及MySQL数据库等多项技术集成的分布式软件架构体系,描述了与RSSAMT系统相关的技术,最后以RSSAMT系统维修管理模块的开发为例,详细描述了开发步骤。实践证明,该系统具有易用性、可扩展性及用户体验良好等优点,能够提高农机具配件维修的准确性、及时性,有助于实现农机信息资源共享,以更快、更好地实现维修配套服务。 展开更多

关键词 农机具 Spring MVC 云平台 概念数据模型 持久层框架

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基于电磁直驱控制策略的农机驾驶机器人设计

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作者 李仁 周航 屈保中 《农机化研究》 北大核心 2021年第8期238-241,264,共5页

以农机驾驶机器人为研究对象,以保证机器人的轻量化、结构简单化为目的,设计了一种直驱型农机驾驶机器人,并基于以电磁直驱控制策略设计了机器人直驱电磁执行器。同时,以建立D-H坐标系、运动学和动力学等方面对换挡控制器进行了深入研究... 以农机驾驶机器人为研究对象,以保证机器人的轻量化、结构简单化为目的,设计了一种直驱型农机驾驶机器人,并基于以电磁直驱控制策略设计了机器人直驱电磁执行器。同时,以建立D-H坐标系、运动学和动力学等方面对换挡控制器进行了深入研究,并通过ADAMS软件仿真试验验证了机驾驶机器人换挡控制器结构设计和动力学模型的可靠性。 展开更多

关键词 农机驾驶机器人 电磁直驱 换挡控制器 ADAMS

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