插秧機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本出路在于農(nóng)業(yè)機(jī)械化，而農(nóng)業(yè)機(jī)械的未來(lái)必將是向智能化的方向發(fā)展。自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是當(dāng)今智能化領(lǐng)域熱門的研究課題之一，也是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要手段。本文主要研究自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在水稻插秧機(jī)上的應(yīng)用，根據(jù)插秧機(jī)作業(yè)的工況相對(duì)比較復(fù)雜且精度要求又高等特點(diǎn)，對(duì)插秧機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。主要研究的內(nèi)容如下所示:
　　(1)對(duì)插秧機(jī)進(jìn)行了自動(dòng)化改裝。將約翰迪爾公司生產(chǎn)的GPS接收機(jī)和自動(dòng)方向盤安裝在井關(guān)插秧機(jī)上，所設(shè)計(jì)的安裝

2、平臺(tái)及安裝機(jī)構(gòu)能夠方便地拆卸和快速地移植。同時(shí)，將插秧機(jī)的油門和檔位進(jìn)行了改裝，完成了對(duì)油門和檔位的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)。
　　(2)搭建插秧機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)。設(shè)計(jì)了基于STM32芯片的下位機(jī)導(dǎo)航控制器，結(jié)合GreenStar3000 RTK-GPS定位系統(tǒng)、ATU200電動(dòng)方向盤、AHRS-3000姿態(tài)傳感器和MEMS陀螺儀等傳感器完成了插秧機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建，為實(shí)現(xiàn)插秧機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航提供了硬件基礎(chǔ)。
　　(3)開(kāi)發(fā)

3、了組合式導(dǎo)航算法。首先深入分析了模糊控制算法與純追蹤算法。然后根據(jù)插秧機(jī)水田作業(yè)（包括直線和地頭轉(zhuǎn)彎）行駛路徑的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于組合式算法的導(dǎo)航控制系統(tǒng)。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真框圖，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的算法是否有效。
　　(4)開(kāi)發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)上位機(jī)軟件。基于Windows7操作系統(tǒng)，在Microsoft Visual Studio2013開(kāi)發(fā)環(huán)境下，使用C＃語(yǔ)言編寫了上位機(jī)軟件。軟件主要有六個(gè)功能，分別是數(shù)據(jù)通訊

4、、數(shù)據(jù)采集、預(yù)定義路徑規(guī)劃、控制決策、參數(shù)顯示以及數(shù)據(jù)保存輸出等。
　　(5)開(kāi)展了插秧機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)試驗(yàn)研究。以自主設(shè)計(jì)的插秧機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航平臺(tái)為基礎(chǔ)，分別進(jìn)行了水泥路面直線和轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航試驗(yàn)以及水田直線導(dǎo)航插秧試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為:當(dāng)插秧機(jī)以約0.7m/s的速度在水泥路面上自動(dòng)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，橫向偏差最大值為10.8cm，平均值為2.3cm。當(dāng)插秧機(jī)以相同速度在水田中直線作業(yè)導(dǎo)航行駛時(shí)，橫向偏差最大為6.8cm，平均值為4.2cm。達(dá)到了插秧