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作者：袁玉龙中国农业机械化科学研究院

学位级别：硕士

随着新一轮科技革命和产业变革加速演进,北斗定位、智能控制、传感器检测等技术的快速发展,“十四五”期间我国大力推动工业机器人智能化发展。针对拖挂式铰接结构飞机牵引机组调运作业自动化、高精度以及安全性需求,以牵引车-飞机机组... 详细信息

随着新一轮科技革命和产业变革加速演进,北斗定位、智能控制、传感器检测等技术的快速发展,“十四五”期间我国大力推动工业机器人智能化发展。针对拖挂式铰接结构飞机牵引机组调运作业自动化、高精度以及安全性需求,以牵引车-飞机机组为对象,设计了基于牵引机组运动学约束的路径规划方法与路径跟踪算法,搭建了导航控制系统,并进行了场地试验。主要研究内容与结论如下:(1)提出满足牵引机组运动学约束的混合A*算法,生成满足牵引机组运动学约束的可行路径。针对牵引机组系统结构,分析了牵引机组的运动学模型和动力学模型。采用混合A*路径规划方法,引入铰接结构下的牵引机组运动学约束,分析起始点和目标点状态的边界问题,采用面积重叠法设计了避障判别算法,构建代价函数。采用B样条曲线拟合优化生成路径,提高路径的平滑度。通过仿真实验,验证了改进后的混合A*算法可生成一条满足目标位置航向约束和牵引机组运动学约束的无碰撞路径。(2)提出改进的纯追踪算法,实现导航系统实时且准确的轨迹跟踪控制。分析传统纯追踪算法预瞄点的选择,设计了基于行驶状态下牵引车实时速度、追踪路径曲率、机组航向等信息的动态前视距离方法,将固定前视距离参数改进为动态前视距离函数,显著提高了轨迹追踪精度;采用随机森林算法对轨迹追踪数据进行特征参数提取,根据各个特征参数重要性指标权重,优化动态前视距离函数参数。仿真试验表明,改进后的纯追踪算法比传统的纯追踪算法平均误差减少了0.26m。(3)集成导航控制软硬件系统,实现导航控制系统的研发。基于事件总线开发架构,对导航控制系统进行模块化设计。机组位姿感知系统采用RTK北斗定位定向模块。通信系统采用CAN、TCP/IP、RS232的多通道模式。程控软件系统基于Android系统开发,采用前后端分离架构,前端包括机组工况参数显示、参数设置、调试功能等界面模块,后端包括信息采集、分析决策等功能模块。实现了硬件系统和软件系统搭建,通过单元测试和集成测试,验证系统整体的鲁棒性。(4)进行导航控制系统场地试验研究,验证牵引机组路径规划与导航控制系统的可行性。牵引机组最大行驶速度6km/h,牵引车重2t、长5m,被牵引机具重10t、长22m。在水平倾斜度2°的空旷的水泥跑道,进行了300多条复杂工况下的路径追踪试验。综合所有试验数据,牵引机组绝对横向误差最大为27.1cm,平均误差为14.9cm,航向角最大偏差0.027π,满足实际牵引作业最大50cm偏差需求。

关键词：牵引机组铰接式车辆全局路径规划路径跟踪导航控制系统

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大功率拖拉机牵引机组虚拟样机模型研究及匹配优化

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农机化研究 2013年第7期35卷 20-23页

作者：胡德民姚瑞央许昌职业技术学院机电工程系河南许昌461000

以联合整地机为拖拉机牵引对象,以牵引机组的牵引效率、作业效率、燃油经济性为性能目标,以东方红1604拖拉机和1LZ-7.2型联合整地机为参考,建立了大功率拖拉机牵引机组的虚拟样机模型。在机械系统仿真软件ADAMS环境中,实现了以农具牵引... 详细信息

以联合整地机为拖拉机牵引对象,以牵引机组的牵引效率、作业效率、燃油经济性为性能目标,以东方红1604拖拉机和1LZ-7.2型联合整地机为参考,建立了大功率拖拉机牵引机组的虚拟样机模型。在机械系统仿真软件ADAMS环境中,实现了以农具牵引阻力系数、幅宽、挡位传动比、耕深为虚拟样机的输入,以3个性能目标为输出的控制方案。利用本虚拟样机,可以仿真牵引机组的性能,并进行拖拉机与牵引农具的性能匹配和优化。

关键词：大功率拖拉机牵引机组虚拟样机匹配优化

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