【摘 要】
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随着“精准农业”的实施,农机自动驾驶技术已成为实现现代化精准农业的必要选择。通过在传统的液压驱动执行机构上加入传感器和控制器,利用卫星定位导航系统精确定位农机实时位置,从而实现无人农机的自动驾驶功能。针对我国农业生产机械化以及自动化水平的不足,本文设计了一款基于RTK-GPS导航定位的无人驾驶拖拉机控制系统,具体研究工作可以分为以下几个部分:(1)首先介绍了课题的研究背景及意义,阐述了国内外无人农
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随着“精准农业”的实施,农机自动驾驶技术已成为实现现代化精准农业的必要选择。通过在传统的液压驱动执行机构上加入传感器和控制器,利用卫星定位导航系统精确定位农机实时位置,从而实现无人农机的自动驾驶功能。针对我国农业生产机械化以及自动化水平的不足,本文设计了一款基于RTK-GPS导航定位的无人驾驶拖拉机控制系统,具体研究工作可以分为以下几个部分:(1)首先介绍了课题的研究背景及意义,阐述了国内外无人农机的研究现状及导航定位方法和路径跟踪控制的发展现状。(2)其次介绍了无人农机控制系统实验平台的机械改造及电路设计。本设计以天津铁牛拖拉机为原型,通过对其进行机电改造,形成无人农机实验平台。下位机以STM32F103为主控芯片,通过无线数传模块实现上位机与下位机以及RTK-GPS与控制器之间的通讯,从而通过路径跟踪控制算法对农机执行机构进行无人化实时控制。(3)分析了无人农机自动导航控制算法,结合无人农机实际工作特性分别提出了角度环模糊PID控制算法和速度环增量PID控制算法。并通过仿真及实验验证了路径跟踪控制算法的可行性。(4)最后介绍了无人农机在模拟道路上的实验,阐述了作业过程并对实验结果进行分析。经过实验验证,当农机速度为0.55m/s,直线路径跟踪最大误差4.09cm,平均误差2.20cm,大直径圆形路径跟踪最大误差20.67cm,平均误差8.34cm,连续小直径转弯路径跟踪最大误差23.14cm,平均误差7.38cm,均满足作业要求,证明了无人农机控制系统的可行性。
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