基于多传感器融合的拖拉机行间导航系统研究

更新时间：2020-04-05 12:43:19 大小：4M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

本课题针对行间作业特别是秸秆地免耕播种的特点，即播种机必须与玉米秸秆行平行前进，开沟器与玉米根茬保持一定距离避免堵塞，开发了机械式、罗盘相结合的多传感器融合拖拉机导航系统，成本较低且导航精度满足作业要求，具有理论价值和实际意义。研究取得的主要成果如下： 1.设计了一种机械式导航传感器。通过对不同触杆形状进行理论和试验对比，选定半椭圆形状的触杆能使秸秆施加的力矩方向保持一致，从而提高探测信号的可靠性。根据触杆受力分析，由椭圆性质确定触杆的偏心距等主要参数。由偏心半椭圆形触杆和角位移传感器组成了机械式导航传感器，所产生的转角信号与拖拉机偏离方向相同、转角变化量随偏离距离的变化而变化。创新设计的偏心半椭圆触杆机械式导航传感器与其它触杆形式的机械式导航传感器相比，路径探测信号具有较高的灵敏度和可靠性。 2.设计了罗盘导航系统，利用电子罗盘和里程计提供的距离和方向信号进行估算定位，实现非接触的路径探测。利用最优控制算法实现导航控制，使系统能满足导航的精度和基本稳定性要求。 3.设计了多传感器融合的导航系统。机械式导航系统能通过接触秸秆提供探测信号，但在秸秆缺失情况下信号会丢失。罗盘导航系统不用接触，而是利用拖拉机自身的距离方向信号进行导航，也能提供较为精确的定位信息，但在实际秸秆行弯曲和长距离导航情况下会累计误差。将机械式导航的触杆转角和罗盘导航的方向角、横向偏差距离信号相融合，将探测信号按特征取值分段，根据探测信号的重要度采取了三段控制算法，从而能使系统充分利用机械式和罗盘导航的优点、弥补其缺陷，实现在秸秆复杂排列情况下的自动导航，具有创新性。 4.利用模糊控制算法对机械式探测信号进行处理、计算，提供合适的前轮目标转角。由目标转角变为电液阀控制量采用非线性补偿的PID控制算法。田间模拟试验表明，在拖拉机前进速度1m/s时，机械式导航系统的偏差距离在50mm以内。综合反映出机械式导航探测系统、输出目标转角的模糊控制算法和电液阀控制量的。PID控制算法基本满足播种对行要求。 5.设计了基于DSP的低成本拖拉机导航系统数字控制器。采用主频150MHz的DSP为基础，设计数字控制器实现探测信号的采集、导航控制计算和转向控制输出，能保证...