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基于B样条优化的改进纯追踪农机导航曲线跟踪方法
被引量：
5
1
作者
张闻宇
胡力文
+3 位作者
王辉
张国城
罗锡文
张智刚
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期42-51,115,共11页
针对驾驶农机采样路径平滑性对跟踪效果的影响和曲线路径变曲率特性导致跟踪适应性较低的问题,提出了一种基于B样条路径优化的积分补偿模糊纯追踪控制方法。首先采用B样条插值方法平滑优化采样路径信息;再基于行驶规律分析农机曲率与作...
针对驾驶农机采样路径平滑性对跟踪效果的影响和曲线路径变曲率特性导致跟踪适应性较低的问题,提出了一种基于B样条路径优化的积分补偿模糊纯追踪控制方法。首先采用B样条插值方法平滑优化采样路径信息;再基于行驶规律分析农机曲率与作业速度对跟踪控制的相互作用关系,设计了模糊调整前视距离的纯追踪控制方法,该方法根据前期试验结果采用拖拉机速度和前视路径平均曲率模糊整定纯追踪前视距离,同时采用跟踪横向偏差设计前轮转角积分补偿,减小稳态误差。设计构建了曲线跟踪Simulink仿真模型并进行了仿真试验。仿真结果表明,改进方法的平均绝对横向偏差均值和最大绝对横向偏差均值相较于传统纯追踪控制方法降低4.8%和7.1%。进行了拖拉机田间正弦曲线跟踪试验,插值路径对比试验结果表明,路径插值后跟踪误差较插值前降低75.9%。控制算法对比试验结果表明,拖拉机以速度1.0、1.5、2.5 m/s跟踪不同幅值正弦曲线路径时,采用改进纯追踪方法平均绝对横向偏差均值分别降低36.80%、62.50%和61.03%,标准差均值分别降低27.8%、24.0%和46.3%。最后跟踪田间随机采样路径,当速度为2.5 m/s时,横向偏差标准差为0.06 m。本文方法有效提高了农机曲线路径跟踪精度,满足需要曲线作业的农业生产需求。
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关键词
农机导航曲线
B样条曲线
改进纯追踪
模糊控制
积分补偿
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职称材料
基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法研究
被引量：
61
2
作者
张华强
王国栋
+3 位作者
吕云飞
秦昌礼
刘林
宫金良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期18-25,共8页
为提高农机作业时直线行驶的精度,提出了一种基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法。在建立了运动学模型和纯追踪模型的基础上,对农机直线跟踪方法进行研究;针对GPS导航精度易受噪声干扰的问题,通过卡尔曼滤波对航向误差以及横向误差...
为提高农机作业时直线行驶的精度,提出了一种基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法。在建立了运动学模型和纯追踪模型的基础上,对农机直线跟踪方法进行研究;针对GPS导航精度易受噪声干扰的问题,通过卡尔曼滤波对航向误差以及横向误差进行了平滑处理,以获取更高精度的航向误差和横向误差;为提高纯追踪模型的自适应能力,以横向误差和航向误差的均方根误差为基础,构建适应度函数,并设计了权重函数,采用横向误差作为主要决策参数,通过粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法实时确定纯追踪模型中的前视距离;为使粒子群减少计算时间、尽快进行局部搜索,对PSO算法中惯性权重系数进行了改进。以东方红1104-C型拖拉机为试验平台,设计了农机自动导航控制系统,进行了农田播种试验。结果表明:当农机行驶速度为0.7 m/s时,采用基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法,直线跟踪的最大横向误差为0.09 m;当行驶距离超过5 m后,最大横向误差为0.02 m,该算法能够有效地提高农机作业时的直线行驶精度。
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关键词
农业机械
自动导航控制
改进纯追踪
模型
粒子群算法
卡尔曼滤波
前视距离
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职称材料
基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制
被引量：
5
3
作者
沈跃
赵莎
+3 位作者
张亚飞
何思伟
冯瑞
刘慧
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期21-28,共8页
路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯...
路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离。本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化。仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高。
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关键词
水田
四轮同步转向
改进纯追踪
控制
前视距离
自适应优化
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职称材料
题名
基于B样条优化的改进纯追踪农机导航曲线跟踪方法
被引量：
5
1
作者
张闻宇
胡力文
王辉
张国城
罗锡文
张智刚
机构
华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室
广东省农业人工智能重点实验室
潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期42-51,115,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD200160103)
山东省重点研发计划项目(2022SFGC0202)。
文摘
针对驾驶农机采样路径平滑性对跟踪效果的影响和曲线路径变曲率特性导致跟踪适应性较低的问题,提出了一种基于B样条路径优化的积分补偿模糊纯追踪控制方法。首先采用B样条插值方法平滑优化采样路径信息;再基于行驶规律分析农机曲率与作业速度对跟踪控制的相互作用关系,设计了模糊调整前视距离的纯追踪控制方法,该方法根据前期试验结果采用拖拉机速度和前视路径平均曲率模糊整定纯追踪前视距离,同时采用跟踪横向偏差设计前轮转角积分补偿,减小稳态误差。设计构建了曲线跟踪Simulink仿真模型并进行了仿真试验。仿真结果表明,改进方法的平均绝对横向偏差均值和最大绝对横向偏差均值相较于传统纯追踪控制方法降低4.8%和7.1%。进行了拖拉机田间正弦曲线跟踪试验,插值路径对比试验结果表明,路径插值后跟踪误差较插值前降低75.9%。控制算法对比试验结果表明,拖拉机以速度1.0、1.5、2.5 m/s跟踪不同幅值正弦曲线路径时,采用改进纯追踪方法平均绝对横向偏差均值分别降低36.80%、62.50%和61.03%,标准差均值分别降低27.8%、24.0%和46.3%。最后跟踪田间随机采样路径,当速度为2.5 m/s时,横向偏差标准差为0.06 m。本文方法有效提高了农机曲线路径跟踪精度,满足需要曲线作业的农业生产需求。
关键词
农机导航曲线
B样条曲线
改进纯追踪
模糊控制
积分补偿
Keywords
agricultural machinery navigation curves
B-spline curve
improve pure pursuit
fuzzy control
integral compensation
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法研究
被引量：
61
2
作者
张华强
王国栋
吕云飞
秦昌礼
刘林
宫金良
机构
山东理工大学机械工程学院
山东理工大学生态无人农场研究院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期18-25,共8页
基金
山东省引进顶尖人才“一事一议”专项经费项目
中央引导地方科技发展专项资金项目。
文摘
为提高农机作业时直线行驶的精度,提出了一种基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法。在建立了运动学模型和纯追踪模型的基础上,对农机直线跟踪方法进行研究;针对GPS导航精度易受噪声干扰的问题,通过卡尔曼滤波对航向误差以及横向误差进行了平滑处理,以获取更高精度的航向误差和横向误差;为提高纯追踪模型的自适应能力,以横向误差和航向误差的均方根误差为基础,构建适应度函数,并设计了权重函数,采用横向误差作为主要决策参数,通过粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法实时确定纯追踪模型中的前视距离;为使粒子群减少计算时间、尽快进行局部搜索,对PSO算法中惯性权重系数进行了改进。以东方红1104-C型拖拉机为试验平台,设计了农机自动导航控制系统,进行了农田播种试验。结果表明:当农机行驶速度为0.7 m/s时,采用基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法,直线跟踪的最大横向误差为0.09 m;当行驶距离超过5 m后,最大横向误差为0.02 m,该算法能够有效地提高农机作业时的直线行驶精度。
关键词
农业机械
自动导航控制
改进纯追踪
模型
粒子群算法
卡尔曼滤波
前视距离
Keywords
agricultural machinery
automatic navigation control
improved pure tracking model
particle swarm optimization
Kalman filter
forward-looking distance
分类号
TP23 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制
被引量：
5
3
作者
沈跃
赵莎
张亚飞
何思伟
冯瑞
刘慧
机构
江苏大学电气信息工程学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期21-28,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51975260)
江苏高校优势学科项目(PAPD)。
文摘
路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离。本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化。仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高。
关键词
水田
四轮同步转向
改进纯追踪
控制
前视距离
自适应优化
Keywords
paddy field
four-wheel synchronous steering
improved pure tracking control
forward looking distance
adaptive optimization
分类号
S49 [农业科学—植物保护]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于B样条优化的改进纯追踪农机导航曲线跟踪方法
张闻宇
胡力文
王辉
张国城
罗锡文
张智刚
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
在线阅读
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职称材料
2
基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法研究
张华强
王国栋
吕云飞
秦昌礼
刘林
宫金良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
61
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制
沈跃
赵莎
张亚飞
何思伟
冯瑞
刘慧
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
在线阅读
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职称材料
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