履带车辆自适应预瞄跟踪模糊控制算法

• Published in: 农业工程学报 Vol. 40; no. 10; pp. 32 - 43
• Main Authors: 王法安, 王博洋, 张兆国, 解开婷, 李安楠, 倪畅, 房汉玉
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 昆明理工大学现代农业工程学院,昆明 650500 01.05.2024; 昆明理工大学机电工程学院,昆明 650500%黑龙江佳木斯汤原县农业技术推广中心,佳木斯 154000; 云南省高校中药材机械化工程研究中心,昆明 650500%云南省高校中药材机械化工程研究中心,昆明 650500
• Subjects: fuzzy control; 履带车辆; 麻雀搜索算法; path tracking; tracked vehicles; 模糊控制; sparrow search algorithm; 路径跟踪
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202401039

S229+.1; 针对现有单边制动履带车辆跟踪控制算法同周期内并行控制难、跟踪精度低、转向控制次数较多等问题,该研究以电控化改装后江苏筑水农机3B55型履带运输车为试验平台,开展单边制动履带车辆路径跟踪控制算法研究.通过单边制动履带车辆运动学分析,构建车辆预瞄跟踪模型,提出一种预瞄跟踪模糊控制算法,将横向偏差与航向偏差作为多输入输出模糊控制器输入参数,实现车辆同一控制周期内转向与直线行驶的并行控制.为了优化车辆路径跟踪精度与转向控制次数,提出改进麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的自适应前视距求解算法,考虑车辆的横向偏差和转向路径角度约束,解析较优前视距离,通过仿真和田间试验对算法进行跟踪精度与转向控制次数综合评价.仿真结果表明:基于自适应预瞄跟踪模糊控制算法跟踪多角度规划路径时,车辆转向控制次数为89次,误差面积为1.74m2.田间作业路况下,由于试验路面起伏不平,并且随速度增加车辆跟踪精度下降,但跟踪精度及转向控制次数随前视距离的变化规律与仿真结果一致,当车辆分别以0.14、0.47和0.83 m/s跟踪路径时,自适应预瞄跟踪模糊控制算法相对于固定前视距离预瞄跟踪模糊控制算法车辆转向控制次数分别减少13.59％、9.87％和11.25％,误差面积分别减少19.93％、48.48％和54.59％,验证了算法的有效性.研究结果可为单边制动履带车辆的农机自动导航技术提供创新思路与技术支撑.