基于侧偏力矩检测的旋耕起垄拖拉机自主导航控制方法

文献类型： 中文期刊

第一作者： 林熙淼

作者： 林熙淼;叶云翔;王梦想;贺磊盈;马锃宏;杜小强

作者机构：

关键词： 无人拖拉机;旋耕起垄;鲁棒模型预测控制;自主导航;侧偏力矩

期刊名称： 农业机械学报

ISSN： 1000-1298

年卷期： 2024 年 55 卷 0S1 期

页码： 373-382,391

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 拖拉机拖挂机具进行旋耕起垄作业时，由于田地不平坦且土壤紧实度不均匀，机具与土壤间存在不可预测耕作阻力，从而产生侧偏力矩，影响车辆行进位姿，进而降低导航跟踪精度。为实现在复杂农业环境下旋耕起垄的精准自主导航作业，设计了一种基于侧偏力矩检测的旋耕起垄拖拉机自主导航控制方法。首先，根据拖拉机三点悬挂结构及作业场景，分析机具悬挂点受力对导航车辆的影响，研制了一种二维轴销传感器并以此搭建了侧偏力矩采集系统，用于检测土壤相对车辆产生的侧偏力矩，试验结果表明侧偏力矩导致导航作业横向误差滞后性增加。其次，将侧偏力矩引入旋耕起垄拖拉机运动学模型中作为外部随机扰动，采用分离控制策略和线性反馈机制实时计算预测状态误差，设计了鲁棒模型预测控制（RMPC）算法控制器。最后，基于ROS框架开发导航控制系统，并将软硬件集成部署至旋耕起垄拖拉机，在单次灭茬处理的甘蓝农田进行作业试验，试验结果表明，导航平均横向误差绝对值为0.022 m，平均航向误差绝对值为0.034 rad，平均垄体直线度为4.4 cm，整体作业质量可以满足作物种植要求。

分类号： S219

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