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农业是国民经济的命脉,农业现代化水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。随着“十二五”规划纲要对发展新型高效农业机械装备要求的提出,围绕如何减少人力资源投入、提高工作效率、降低成本的目的,本文提出一种履带式农业移动机器人自主跟随方案,结合农机作业环境,研究一种基于GPS系统与AHRS系统为基础的自主跟随控制系统,实现一个农机驾驶员可以同时操控多台农机来完成相同或不同的作业要求,为未来实现耕作环境下的履带式农业机械自主跟随作业提供研究基础。本课题通过自主改装两辆履带式移动机器人,搭建自主跟随控制系统试验平台,深入研究了方案的可行性。主要研究内容如下:(1)完成系统的总体方案设计。首先通过研究农机作业环境,对比分析国内外不同自主跟随方案,提出了一种基于GPS系统与AHRS系统为基础的自主跟随控制系统方案。(2)自主跟随控制系统理论分析。重点阐述了方案中GPS导航定位系统、姿态航向参考系统的基本原理、主要误差以及姿态算法;分析了农机作业环境对GPS导航定位的影响,利用杆臂效应,设计了导航定位修正系统;研究了履带式移动机器人的速度控制算法。(3)提出基于ANFIS的前视距离自适应自主跟随算法。进行了农机作业路径的规划,建立了履带式移动机器人运动学模型;对比分析不同路径跟随算法,构建了纯追踪模型;结合神经模糊控制(ANFIS)思想,设计了一种基于ANFIS的前视距离自适应自主跟随算法,并运用Matlab/Simulink对控制算法进行仿真试验,达到了良好效果。(4)完成自主跟随控制系统的硬件设计与软件开发。以两台履带式移动机器人为基础建立了自主跟随试验平台的硬件结构,并进行了履带式移动机器人各子系统硬件选型及设计;接着通过Keil MDK5编程,采用模块化的程序设计思路完成了自主跟随控制系统的软件设计。(5)完成自主跟随控制系统试验研究。首先进行了界面显示、GPS模块接收试验、AHRS系统测量试验;接着以自主跟随控制系统试验平台为基础,设计了直线路径跟随试验与转弯路径跟随试验。试验结果表明:自主跟随控制系统已经初步具备了实时、稳定的跟随能力。