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基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法研究

农机化研究 2024年第2期46卷 229-234页

作者：姜龙腾迟瑞娟李青君黄修炼熊泽鑫马悦琦朱晓龙中国农业大学工学院北京100083 上海海事大学商船学院上海201306

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立... 详细信息

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立联合仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法的车辆作业转弯时横向偏差可控制在0.45m之内,实际行走路径与预设路径基本吻合,较加入预瞄模块的PID控制算法控制精度得到提高,满足自动驾驶农机路径跟踪精度及实时性的需求,可为农机路径跟踪控制的研究提供参考。

关键词：自动驾驶农机路径跟踪滑模变结构控制 Simulink CarSim

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基于多维感知的玉米大田巡检平台设计与试验

农业机械学报 2023年第9期54卷 44-52,73页

作者：班超董乃希黄修炼马悦琦姜龙腾迟瑞娟中国农业大学工学院北京100083

为了提高对大田种植玉米生长动态、干旱胁迫和病虫害等方面的智能巡检监测能力,设计了一种基于多维感知的移动巡检平台。首先,对底盘总成的转向系统、驱动系统和控制系统进行设计,并基于Arduino UNO控制器实现了巡检平台的转向及行驶功... 详细信息

为了提高对大田种植玉米生长动态、干旱胁迫和病虫害等方面的智能巡检监测能力,设计了一种基于多维感知的移动巡检平台。首先,对底盘总成的转向系统、驱动系统和控制系统进行设计,并基于Arduino UNO控制器实现了巡检平台的转向及行驶功能。其次,搭建了包括GNSS/INS(Global navigation satellite system/inertial navigation system)组合导航系统、激光雷达(Light detection and ranging, LiDAR)和工业相机的多维感知系统,对感知系统时间同步方案、数据通信结构和信息采集软件进行设计,实现了巡检平台对环境的感知和数据可视化。最后,在玉米大田对巡检平台进行了底盘行驶性能试验和感知系统环境感知试验。试验结果表明:巡检平台左转平均最小转弯半径为2 922 mm,右转平均最小转弯半径为2 736 mm,最大爬坡度大于26.7%,位置PID控制下直线行驶平均速度为0.523 m/s,与期望速度0.5 m/s的误差为4.6%,行驶15 m平均偏移量为0.636 m,平均偏移率为4.24 cm/m,满足田间行驶性能要求;感知系统能够在ROS系统下稳定采集平台位姿信息、高精度三维点云信息和彩色二维图像信息,实现了巡检平台对玉米大田环境的多维感知。

关键词：巡检平台多维感知玉米大田点云地图

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移动式高空气球发放系统的臂架结构研究

机械设计与研究 2022年第6期38卷 70-75页

作者：班超迟瑞娟黄修炼赵建柱黄韶炯张庆中国农业大学工学院北京100083

平流层高空气球因为其驻留时间长和成本低的特点,在科学探测、通信保障和军事侦察等领域具有很高的应用价值,高空气球的发放系统对其顺利升空起到关键作用。针对我国现有移动式发放系统臂架结构强度差的问题,利用计算机辅助技术与缩尺... 详细信息

平流层高空气球因为其驻留时间长和成本低的特点,在科学探测、通信保障和军事侦察等领域具有很高的应用价值,高空气球的发放系统对其顺利升空起到关键作用。针对我国现有移动式发放系统臂架结构强度差的问题,利用计算机辅助技术与缩尺模型试验对臂架结构进行设计与强度研究。首先,分析管桁架形式的臂架结构所具有的优势,并在UG中设计建模;其次,针对高空气球的上升过程,在ADAMS中搭建了多体系统动力学模型,仿真结果显示,高空气球对臂架结构产生的最大水平载荷为59159.35 N,最大垂直载荷为9709.34 N;再次,在HyperMesh中构建了臂架结构有限元模型,分析结果表明,臂架结构采用S770QL钢管和T700钢板可以满足多工况下的强度要求;最后,根据缩尺模型理论设计和加工的1∶5臂架结构,在实验室环境下进行了静力学试验,证明了臂架结构满足强度要求。

关键词：臂架结构多体系统动力学有限元分析缩尺模型

基于Winform的农机导航终端监控系统设计与试验

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农机化研究 2023年第10期45卷 115-120页

作者：黄修炼迟瑞娟董乃希朱晓龙马悦琦班超熊泽鑫中国农业大学工学院北京海淀区100083

农机自动导航是实现精细农业的关键,随着导航技术的日益发展,终端监控作为导航系统的核心受到了广泛的关注。为了实现对农机作业时导航定位信息的有效监控,在Windows平台上采用VS2019开发环境、Winform软件开发技术和C#语言,设计了一种... 详细信息

农机自动导航是实现精细农业的关键,随着导航技术的日益发展,终端监控作为导航系统的核心受到了广泛的关注。为了实现对农机作业时导航定位信息的有效监控,在Windows平台上采用VS2019开发环境、Winform软件开发技术和C#语言,设计了一种农机自动导航车载终端系统。系统主要包括硬件平台的搭建以及软件系统的设计,具有数据实时通讯、数据分析处理、文件读写、虚拟场景显示、百度地图显示和历史作业轨迹查看等功能。将该导航终端监控系统搭载到洋马插秧机上进行试验,结果表明:软件系统界面友好,通讯稳定,功能较为齐全,满足农机田间辅助作业的需求。

关键词：农机导航终端监控 Winform C#语言

玉米收获机低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台设计

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农业机械学报 2022年第8期53卷 114-122页

作者：朱晓龙迟瑞娟杜岳峰班超马悦琦黄修炼中国农业大学工学院北京100083

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损... 详细信息

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求,建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型,基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统,并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验,其中,滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126 r/min,标准差为0.776 r/min;作业速度仿真误差的数学期望为-0.022 km/h,标准差为0.094 km/h;凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041 mm,标准差为0.147 mm,验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试,结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试,提高了系统开发效率,缩短了开发周期。

关键词：玉米籽粒收获机低损脱粒硬件在环仿真智能控制系统

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基于模型预测的插秧机路径跟踪控制算法

农业机械学报 2022年第11期53卷 22-30,99页

作者：迟瑞娟熊泽鑫姜龙腾马悦琦黄修炼朱晓龙中国农业大学工学院北京100083

为了提高自动驾驶插秧机路径跟踪更高频的控制,本文提出一种基于模型预测的路径跟踪控制方法。以模型预测算法为基础设计自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型、线性化运动学方程、制定约束量,实现以当前状态量p=(x,y,θ)预测下一时刻... 详细信息

为了提高自动驾驶插秧机路径跟踪更高频的控制,本文提出一种基于模型预测的路径跟踪控制方法。以模型预测算法为基础设计自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型、线性化运动学方程、制定约束量,实现以当前状态量p=(x,y,θ)预测下一时刻的车辆状态,控制自动驾驶插秧机沿参考路径行走。通过在Matlab中建立仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:直线路径跟踪横向偏差小于0.02 m,航向偏差小于0.08°,曲线路径横向偏差平均值为0.022 m、航向偏差平均值为0.699°,可用于实车试验。另外,以水稻插秧机为试验平台,通过设置不同车速验证算法的鲁棒性,直线路径跟踪平均横向、航向偏差分别为0.021 m、6.187°,曲线路径跟踪平均横向、航向偏差分别为0.450 m、10.107°,可满足自动驾驶插秧机路径跟踪精度及实时性需求,为农机路径跟踪控制研究提供了参考。

关键词：插秧机自动驾驶路径跟踪模型预测

综合场景巧创设,知识交汇妙应用——一道含绝对值方程题的探究

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数学之友 2024年第11期38卷 57-58,61页

作者：顾修炼江苏省阜宁县滨湖高级中学江苏盐城224400

在方程、函数与不等式这三者综合应用场景中,融入其他相关知识,成为数学综合应用问题的一种常态.本文以一道含参数的绝对值方程的试题为例,对方程、函数与不等式等之间的转化进行探索,归纳总结解题技巧与方法,指导并引领数学教学与解题... 详细信息

在方程、函数与不等式这三者综合应用场景中,融入其他相关知识,成为数学综合应用问题的一种常态.本文以一道含参数的绝对值方程的试题为例,对方程、函数与不等式等之间的转化进行探索,归纳总结解题技巧与方法,指导并引领数学教学与解题研究.

关键词：方程绝对值函数

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应用求导运算,探究抽象函数性质

数学之友 2024年第9期38卷 60-61页

作者：顾修炼江苏省阜宁县陈集中学江苏盐城224411

抽象函数的原函数与导函数之间具有特殊关系,特别是相互之间的函数性质可以加以转化与应用本文依托抽象函数场景,借助求导运算,针对抽象函数中的对称性、周期性等基本性质的应用,结合实例加以剖析,归纳问题类型与技巧策略,引领并指导数... 详细信息

抽象函数的原函数与导函数之间具有特殊关系,特别是相互之间的函数性质可以加以转化与应用本文依托抽象函数场景,借助求导运算,针对抽象函数中的对称性、周期性等基本性质的应用,结合实例加以剖析,归纳问题类型与技巧策略,引领并指导数学教学与复习备考。

关键词：抽象函数原函数导函数

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怎样用向量法求解三类立体几何问题

语数外学习(高中版上旬) 2024年第8期 60-61页

作者：顾修炼江苏省阜宁县滨湖高级中学

向量兼有“数”与“形”的双重特征，因而向量法是解答几何与代数问题的重要方法.立体几何问题具有较强的抽象性，对同学们的抽象思维能力和空间想象能力有较高的要求.在解答立体几何问题受阻时，我们不妨转换思路，通过构造向量，利用...

向量兼有“数”与“形”的双重特征，因而向量法是解答几何与代数问题的重要方法.立体几何问题具有较强的抽象性，对同学们的抽象思维能力和空间想象能力有较高的要求.在解答立体几何问题受阻时，我们不妨转换思路，通过构造向量，利用向量法将问题转化为向量问题来求解.这样不仅能够转换解题的思路，还能有效地降低解题的难度.

关键词：