检索结果-南通市图书馆

农业机械学报 2022年第S1期53卷 20-27页

作者：姜龙腾迟瑞娟熊泽鑫马悦琦班超朱晓龙中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学车辆智能控制实验室北京100083

针对水田中存在的壕沟、田埂、石块、电线杆等障碍物使得插秧机无法保证作业连续性和插秧直线性等问题,设计了基于优化人工势场法的插秧机绕障路径规划策略。通过增加插秧机实时位置与目标作业点的相对距离作为判断条件来动态改变势场大... 详细信息

针对水田中存在的壕沟、田埂、石块、电线杆等障碍物使得插秧机无法保证作业连续性和插秧直线性等问题,设计了基于优化人工势场法的插秧机绕障路径规划策略。通过增加插秧机实时位置与目标作业点的相对距离作为判断条件来动态改变势场大小,同时设立了虚拟局部目标点来弥补传统人工势场法目标点不可达和局部最小点的算法缺陷;将插秧机简化为二轮车模型,建立插秧机转向系统数学模型,得出插秧机速度、行驶航向角和前轮转角表达式,以横向偏差与航向偏差作为评判路径优化效果的因素。转向控制器以复合模糊PID算法控制插秧机的转角,不断减小理想前轮转角与实际转角的偏差,实现转角最优化;采用超声波传感器实时检测道路障碍物并结合RTK-GPS实时更新位置坐标,设计出插秧机绕障转向控制策略。通过Matlab对优化的人工势场法的避障路径控制策略进行仿真,仿真结果表明,当障碍物不在影响范围内,插秧机直线追踪的最大横向位置偏差为5 cm,平均偏差约为2 cm,最大避障横向偏差小于0.5 m,优化后的算法具有较好的控制精度,可避免目标点不可达的问题。基于洋马VP6E插秧机作为实验平台进行了实车实验,实验结果表明,当插秧机以速度0.5、1.0、1.5 m/s行驶时,左侧绕障的最大横向偏差均不大于1.2218 m,航向偏差最大值为30.1491°,绕障前后直线追踪的平均横向偏差为0.025 m,平均航向偏差为3.12°;右侧绕障的最大横向偏差均不大于1.2459 m,航向偏差最大值为25.2294°,绕障前后直线追踪的平均横向偏差为0.023 m,平均航向偏差为3.36°,所设计的避障方法可满足插秧机在农艺作业过程中的避障要求,具有很好的可行性与鲁棒性。

关键词：自主导航插秧机人工势场法避障路径规划自主决策

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