垄耕模式的无人四驱四转移动作业平台路径跟踪控制

• Published in: 农业工程学报 Vol. 40; no. 1; pp. 37 - 47
• Main Authors: 王阳, 朱孝勇, 徐磊, 杨天宇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 江苏大学电气信息工程学院,镇江 212013 2024
• Subjects: path tracking; disturbance observer; 前视距离; 无人驾驶; 干扰观测器; ridge cultivation; 垄耕种植; feedforward compensation; lookahead distance; 路径跟踪; 前馈补偿; autonomous driving
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202308159

S126; 为了提高垄耕模式的无人四驱四转(four-wheel independent driving and four-wheel independent steering,4WID-4WIS)移动作业平台路径跟踪控制精度和稳定性,该研究提出一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NOB)的路径跟踪控制策略.考虑到转弯区域跟踪误差较大,引入原地转向数学模型,设计基于原地转向的航向角P1控制与纯追踪控制的切换控制策略,以实现转弯路径精准跟踪.在此基础上,根据横向偏差和路径弯曲度,设计基于前视距离函数的纯追踪算法及模糊比例补偿器,构建基于NOB的前馈补偿器,以减小上线距离和位置超调.最后对所设计的跟踪控制策略进行仿真和试验验证,结果表明:与传统纯追踪控制相比,所设计的路径跟踪控制策略在3种初始横向偏差下,上线距离、超调、全线平均绝对误差分别减小了 32.2％～43.4％、0～42.4％和27.7％～49.5％,且曲线区域平均绝对误差减小33.7％～39.5％;在颠簸硬石板、草地、农田翻耕路况下的稳态区平均绝对误差分别减小了 6.25％、33.3％和41.7％.该路径跟踪控制策略有效提高了系统鲁棒性和作业路径跟踪精度,可为垄耕模式的无人四驱四转农业机械导航系统开发提供创新思路和技术参考.