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农业车辆传动轴的焊接工艺研究

汽车维修 2022年第2期 28-31页

作者：宁亮亮郝亮李涛哈尔滨华德学院

农业车辆工况条件相对恶劣,尤其是山地和丘陵地带,农业车辆在短时间应用于生产后,收割机发动机、传动轴、传动链、车架、收割机阶梯等零部件在受到载荷和疲劳应力等作用时出现焊接质量问题,导致农业车辆在运行阶段突发故障,造成农民不... 详细信息

农业车辆工况条件相对恶劣,尤其是山地和丘陵地带,农业车辆在短时间应用于生产后,收割机发动机、传动轴、传动链、车架、收割机阶梯等零部件在受到载荷和疲劳应力等作用时出现焊接质量问题,导致农业车辆在运行阶段突发故障,造成农民不必要的经济损失[3],本文主要针对农机传动轴的焊接工艺进行研究,在焊接前先选择传动轴材质,了解传动轴材质的焊接性能,以提高焊接质量和农机的使用寿命以及应用效率。

关键词：焊接工艺收割机传动链焊接质量焊接性能传动轴农业车辆突发故障

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农业车辆视觉实际导航环境识别与分类

农业机械学报 2009年第7期40卷 166-170页

作者：赵博王猛毛恩荣张小超宋正河中国农业机械化科学研究院北京100083 中国农业大学工学院北京100083

分析了对路径识别影响较大的变光照环境、杂草环境和阴影环境对农业车辆导航路径的影响,提出一种实际环境中的农业车辆视觉导航研究方法,即先采用神经网络算法对农田环境进行自动分类,然后再相应的选择不同的路径识别方法进行处理。环... 详细信息

分析了对路径识别影响较大的变光照环境、杂草环境和阴影环境对农业车辆导航路径的影响,提出一种实际环境中的农业车辆视觉导航研究方法,即先采用神经网络算法对农田环境进行自动分类,然后再相应的选择不同的路径识别方法进行处理。环境识别与分类试验结果证明,该方法能够提高农业车辆视觉导航系统的实用性和可靠性,导航环境的分类准确率为95%,单幅图像平均耗时23 ms。

关键词：农业车辆视觉导航实际环境路径识别神经网络

基于ASTUKF的分布式农业车辆路面参数辨识方法

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农业机械学报 2024年第2期55卷 401-414页

作者：孙晨阳周俊赖国梁南京农业大学工学院南京210031

针对分布式驱动农业车辆在路面参数辨识过程中,因路面环境变化出现的状态模型误差和时变噪声,导致辨识结果发散的问题,提出了基于自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波(Adaptive strong tracking unscented Kalman filter,ASTUKF)的辨识方法。与... 详细信息

针对分布式驱动农业车辆在路面参数辨识过程中,因路面环境变化出现的状态模型误差和时变噪声,导致辨识结果发散的问题,提出了基于自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波(Adaptive strong tracking unscented Kalman filter,ASTUKF)的辨识方法。与传统内燃机农业车辆相比,分布式驱动可以直接获取驱动轮的状态信息,结合含有峰值附着系数和极限滑转率的μ-s曲线模型,建立了无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)辨识算法的状态方程和量测方程。同时,将强跟踪滤波(Strong tracking filter,STF)和自适应滤波(Adaptive filter,AF)引入辨识算法,用以提高对多变环境的识别精度和鲁棒性,并采用奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)解决了迭代过程中出现的非正定矩阵的问题。仿真试验结果表明,在突变噪声环境工况下,ASTUKF辨识结果可以快速收敛至目标值附近,且不受突变噪声的影响,各驱动轮峰值附着系数估计结果的平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)分别为0.0144、0.0267、0.0144、0.0267,极限滑转率估计结果的MAE分别为0.0025、0.0028、0.0025、0.0028。实车试验表明,在已耕地和未耕地的试验路面上,ASTUKF辨识结果的均值95%置信区间能够匹配测量值,整车的附着系数辨识结果为0.4061(未耕地)、0.3991(已耕地),极限滑转率辨识结果为0.1484(未耕地)、0.3600(已耕地),可为分布式电动农业车辆作业参数感知提供理论参考。

关键词：农业车辆分布式驱动路面参数辨识自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波

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农业车辆电控液压转向系统的设计

湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年第3期40卷 325-329页

作者：沈文龙薛金林张永南京农业大学工学院江苏南京210031 江苏省智能化农业装备重点实验室江苏南京210031

以茂源250型拖拉机为试验平台,设计一种用于农业车辆自主导航的电控液压转向系统。该系统使用电控比例液压阀、换向阀和溢流阀,改造拖拉机的液压转向油路;采用STC12C5A60S2作为比例阀的控制器,同时加装角度传感器作为系统的反馈。将带... 详细信息

以茂源250型拖拉机为试验平台,设计一种用于农业车辆自主导航的电控液压转向系统。该系统使用电控比例液压阀、换向阀和溢流阀,改造拖拉机的液压转向油路;采用STC12C5A60S2作为比例阀的控制器,同时加装角度传感器作为系统的反馈。将带有死区的PD控制算法在SimHydraulics建立的液压转向系统模型上进行仿真,并实车试验验证。在左、右极限转向和4种特定目标角度转向试验中,该系统比原有系统响应时间快0.2 s,超调量在5%以内。

关键词：农业车辆液压转向系统电子控制单元

基于改进粒子群优化模糊控制的农业车辆导航系统

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农业机械学报 2015年第3期46卷 29-36,58页

作者：孟庆宽仇瑞承张漫刘刚张志刚项明中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083

以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象,提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型,对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进,提高了粒子群算法的收敛速... 详细信息

以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象,提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型,对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进,提高了粒子群算法的收敛速度,降低了算法计算时间。构建了自适应模糊控制器,在模糊控制器中引入加权因子,以横向偏差和航向偏差时间误差绝对值积分(ITAE)之和作为系统目标函数,通过粒子群算法计算得到最优加权因子,进而调整控制规则实现导航车辆的自适应控制。仿真和导航试验结果表明,提出的控制方法可以迅速消除横向误差,具有超调量小、响应速度快等特点,既保留了模糊控制算法的优点,又提高了系统控制品质。在相同参数条件下,与常规模糊控制相比,改进模糊控制算法导航精度显著提高。当车速为0.8/s时,直线路径跟踪最大横向偏差不超过4.2 cm,曲线路径跟踪最大横向偏差不超过5.9 cm,能够较好地满足农业车辆导航作业要求。

关键词：农业车辆导航路径跟踪自适应模糊控制粒子群算法

基于CarSim/Simulink的农业车辆路径跟踪控制仿真与试验

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基于CarSim/Simulink的农业车辆路径跟踪控制仿真与试验

作者：姜文华中农业大学

学位级别：硕士

路径跟踪控制作为自动驾驶技术的重要组成部分,在农业车辆自动驾驶过程中应用路径跟踪技术,可提高作业精度,大幅提升智能农业车辆作业效率,进而取代人工驾驶。当前农业车辆路径控制仍存在跟踪精度较低、车身稳定性较差等核心问题,因此... 详细信息

路径跟踪控制作为自动驾驶技术的重要组成部分,在农业车辆自动驾驶过程中应用路径跟踪技术,可提高作业精度,大幅提升智能农业车辆作业效率,进而取代人工驾驶。当前农业车辆路径控制仍存在跟踪精度较低、车身稳定性较差等核心问题,因此本文对农业车辆路径跟踪过程中的横向误差和纵向速度控制开展研究,主要工作内容如下:（1）建立四轮农业车辆数学模型。分析车辆作业环境及要求后,分别建立车辆的运动学模型和动力学模型,基于魔术公式轮胎模型,在CarSim仿真软件中验证不同垂向载荷下的轮胎侧偏角和滑移率变化情况。仿真结果表明,滑移率在±5%以内时,轮胎纵向力与滑移率呈线性关系;侧偏角在±10°以内时,可近似将轮胎侧向力与侧偏角看成线性关系,因此在滑移率和侧偏角较小的情况下,将轮胎看成刚性体,不考虑其在垂向载荷下的轮胎变形。（2）设计农业车辆横向路径跟踪控制器及纵向速度控制器。根据二轮车运动学模型,建立纯跟踪横向路径跟踪控制模型,仿真验证模型及算法在农业车辆低速行驶下的跟踪效果;建立基于误差的农业车辆动力学模型,并在此基础上设计离散线性二次型调节器（Linear Quqdratic Regulator,LQR）路径跟踪控制模型。同时,在纵向速度控制器设计中,采用上下层分层式控制结构,上层控制器基于比例-积分-微分（Proportional Integral Derivative,PID）控制车辆纵向速度和加速度,下层控制器通过制定油门、刹车切换逻辑,以避免车辆行驶状态的频繁切换。横向路径跟踪控制器和纵向速度控制器的搭建为后续仿真和试验提供了基础。（3）搭建基于CarSim/Simulink的横纵向联合控制器。在CarSim仿真环境中,根据东方红LX954拖拉机实车参数,建立拖拉机模型及作业田块仿真场景模型,同时在Simulink环境下建立横纵向联合路径跟踪控制模型,通过CarSim和Simulink的联合仿真,实现拖拉机在带坡度的直线路径和U形转弯路径下的路径跟踪仿真,仿真结果表明,纵向速度控制器能够较快响应并按照预期跟随期望速度,对纵向速度有较好的控制效果;LQR控制器在直线和转弯过程中控制效果比纯跟踪控制器好,但在田间道路不平的情况下纯跟踪控制器的鲁棒性比LQR控制器好。（4）搭建实车试验平台,验证控制器实际控制效果。采用UWB定位模块对试验场地进行定位,选择惯性测量单元获取车辆速度和航向信息,使用嵌入式开发板部署路径跟踪控制算法程序,进行直线路径与U形转弯路径测试,试验结果表明:纯跟踪路径控制器在期望速度为0.25m/s时,直线路段路径平均跟踪误差为0.04m,在转弯处平均误差为0.21m;速度为0.5m/s时,跟踪直线段路径平均误差为0.05m;在转弯处平均误差为0.23m;LQR控制器在速度为0.25m/s时,跟踪直线段路径平均误差为0.026m,在转弯处平均误差为0.11m;速度为0.5m/s时,跟踪直线段路径误差为0.05m;在转弯处平均误差为0.12m。试验较仿真结果相比,直线段最大误差不超过0.04m,转弯处跟踪误差不超过0.07m。由此可知,LQR控制器在跟踪直线路径及转弯过程中效果较纯跟踪控制器好,但纯跟踪控制器鲁棒性更好,且设计的纵向速度控制器能较快跟踪期望路径,同时平稳的控制纵向速度。

关键词：农业车辆 CarSim/Simulink 路径跟踪仿真试验

自主导航农业车辆的全景视觉多运动目标识别跟踪

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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农业机械学报 2015年第1期46卷 1-7页

作者：李盛辉田光兆姬长英周俊顾宝兴王海青南京农业大学工学院南京210031 南京理工大学紫金学院南京210046

为提高自主导航农业车辆导航路径的准确性和行驶作业的安全性,提出自主导航农业车辆的全景视觉多运动目标识别跟踪方案。该方案采用全景视觉进行无盲区的多运动障碍目标的检测,并解决了多运动目标跟踪中遮挡重叠的问题。首先系统将多目... 详细信息

为提高自主导航农业车辆导航路径的准确性和行驶作业的安全性,提出自主导航农业车辆的全景视觉多运动目标识别跟踪方案。该方案采用全景视觉进行无盲区的多运动障碍目标的检测,并解决了多运动目标跟踪中遮挡重叠的问题。首先系统将多目相机采集的图像拼接成全景图像,采用分段图像的改进核函数算法对运动目标进行快速自动检测跟踪;其次采用基于路径预测的粒子滤波算法进行多运动目标跟踪并解决遮挡重叠的问题。通过试验表明:采用改进的核函数目标快速跟踪算法,与传统核函数跟踪算法相比,减少系统内存消耗66.8%,加快运算速度35.63%;采用基于路径预测的粒子滤波多目标跟踪算法,在多运动目标遮挡重叠的情况下,平均提高运动目标跟踪成功率39.5个百分点,算法平均耗时0.78s。

关键词：农业车辆自主导航全景视觉多运动目标核函数粒子滤波

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基于迭代学习的农业车辆路径跟踪控制

自动化学报 2014年第2期40卷 368-372页

作者：卜旭辉侯忠生余发山付子义河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

由于农作物的播种、收获、除草和农药化肥喷洒具有周期性的特点,农业车辆在执行农田作业时具有较强的重复性.基于迭代学习控制(Iterative learning control,ILC)方法研究农业车辆的路径跟踪问题,建立了农业车辆的两轮移动机器人运动学模... 详细信息

由于农作物的播种、收获、除草和农药化肥喷洒具有周期性的特点,农业车辆在执行农田作业时具有较强的重复性.基于迭代学习控制(Iterative learning control,ILC)方法研究农业车辆的路径跟踪问题,建立了农业车辆的两轮移动机器人运动学模型,设计了车辆路径跟踪的迭代学习控制算法,并基于压缩映射方法理论上证明了算法的收敛性.研究表明,迭代学习控制可有效利用农业车辆运行的重复信息,实现车辆期望路径有限区间内的高精度完全跟踪控制.仿真示例验证了本文方法的有效性.

关键词：迭代学习控制农业车辆移动机器人路径跟踪

基于全景视觉的智能农业车辆运动障碍目标检测

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农业机械学报 2013年第12期44卷 239-244页

作者：李盛辉周俊姬长英田光兆顾宝兴王海青南京农业大学工学院南京210031

为了满足智能农业车辆安全正常作业,提出了基于全景视觉的运动障碍目标检测。与传统的单目和双目视觉相比,全景视觉具有360°无盲区检测的优点。首先系统使用多线程技术采集多目视觉图像,并用改进RANSACSIFT算法进行特征点提取与匹配,... 详细信息

为了满足智能农业车辆安全正常作业,提出了基于全景视觉的运动障碍目标检测。与传统的单目和双目视觉相比,全景视觉具有360°无盲区检测的优点。首先系统使用多线程技术采集多目视觉图像,并用改进RANSACSIFT算法进行特征点提取与匹配,进而拼接全景视觉图像;其次采用改进的CLG光流法处理全景图像,检测运动障碍目标。试验表明:基于多线程技术和改进RANSAC-SIFT的全景拼接算法,与传统SIFT算法相比,平均提高特征点匹配准确度25.6%,加快运算速度25.0%;采用改进CLG光流法进行运动障碍检测,平均检测时间为1.55 s,检测成功率为95.0%。

关键词：农业车辆全景视觉运动障碍 SIFT 光流算法