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推进农业现代化建设,对于辐射引领传统农业向现代化农业转型具有重要的意义。农用拖拉机作为实现各种农业机械化作业的主要平台,其自动导航技术正越来越受到关注。农用拖拉机自动导航技术的应用,可提高作业精度、生产效率,所以对于农用拖拉机自动导航技术的研究具有深远的意义。在导航控制中,除了要准确把握车辆的当前位姿信息以外,还需要对车辆的转向进行精准控制。转向控制的研究是要实现拖拉机在不同负载和路况等条件下沿着导航路径准确地行驶,主要任务就是设计适合的路径跟踪控制器。由于农用拖拉机作业环境的复杂多变,因此考虑各种影响拖拉机运动的因素设计适合的控制器非常关键。 本文主要研究了农用拖拉机直线导航的控制器设计,根据评价直线导航系统性能好坏的几个重要性能指标设计了相关导航控制器,具体研究内容如下: (1)对农用拖拉机自动导航研究的背景意义以及研究方向进行了阐述,并确定了本课题研究的主要内容为农用拖拉机直线导航控制器的设计。 (2)设计了农用拖拉机直线导航的饱和控制器。首先,建立了农用拖拉机直线导航系统的运动学模型。其次,基于建立的数学模型,设计了线性镇定控制器,然后结合饱和函数构造了一种新的饱和控制器,并证明了闭环系统的稳定性。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,从而为农用拖拉机导航中普遍存在的输入饱和问题提供了一种有效的解决方法。 (3)设计了农用拖拉机直线导航的复合控制器。首先,将系统的外部扰动和内部不确定看做系统的集总扰动,建立新的运动学模型。其次,运用扰动观测器观测出系统的集总扰动,并将观测值作为前馈量补偿给输入端。进而,结合基于反馈控制器和扰动补偿量构成由前馈和反馈组成的复合控制器。最后,仿真结果验证了该算法的有效性,且表明该控制方法同时兼顾了目标跟踪的快速性和鲁棒性。 (4)设计了农用拖拉机直线导航的有限时间控制器。首先,在没有考虑集总扰动的情况下,设计有限时间饱和控制器。在此基础上,利用积分滑模技术设计鲁棒控制器镇定集总扰动情况下的直线跟踪控制系统。最后,基于滑模扰动观测器对集总扰动进行估计并进行前馈补偿,与有限时间状态反馈构成复合控制。仿真结果验证了该有限时间控制器具有较好的扰动抑制效果。 (5)总结了本文的主要研究内容。对本论文的研究内容进行了基本总结。与此同时,提出了本研究的不足之处与今后研究的方向。