高地隙喷雾机自转向电动底盘结构建模与控制

作     者：沈跃 何思伟 刘慧 崔业民 

作者机构：江苏大学电气信息工程学院 南通广益机电有限责任公司 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2021年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51975260) 江苏省重点研发计划项目(BE2018372) 江苏省自然科学基金项目（BK20181443） 江苏高校青蓝工程项目 江苏省农机三新工程项目（NJ2018-12） 镇江市重点研发计划项目（NY2018001) 

主　　题：高地隙喷雾机 自转向结构 电驱动 扩张状态观测器 

摘      要：针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题，本文设计了一种四轮独立电驱动自转向特殊结构电动底盘，底盘转向结构由可自转向的前后桥构成，根据自转向结构特点，提出了底盘结构部分动力学建模方法，将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动，构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO）实时估计总扰动并进行扰动补偿，再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器，进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明，采用阶跃信号模拟扰动，ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动；扰动观测器收敛后，当期望转角从0°突加至20°，得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s，超调量2.3%；试验结果表明，喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时，前转向桥转角上升时间为3.1s，后转向桥转角上升时间为2.0s，验证了本控制方法拥有较好的控制效果；在满载的情况下工作在泥泞田间时，可以轻松越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟，验证了其在田间拥有良好通过性。