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基于滚动时域的无人水稻直播机运动状态估计
被引量：
3
1
作者
武涛
李彦明
+3 位作者
徐长赓
刘汉文
陈小倩
刘成良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期36-43,共8页
针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入,以及测量输出不确定等问题,提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法(MHE)。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件,从而实现对带约束非线性模型状态的...
针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入,以及测量输出不确定等问题,提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法(MHE)。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件,从而实现对带约束非线性模型状态的估计。为提高MHE的计算效率并且考虑传感器采样频率不同,以及可能出现测量值缺失或异常,设计出一种多线程运行架构,使MHE更适合实际应用。使用Matlab建立水稻直播机自动驾驶仿真系统,仿真结果表明,MHE算法能有效补偿系统干扰和消除测量噪声,MHE估计出的横纵位置和航向角相比扩展卡尔曼滤波(EKF)估计出的更接近系统真值。使用MHE状态估计算法对水稻直播机无人作业过程中测得的横向偏差与航向角偏差进行估计。结果表明,时域窗口N取3~5时,MHE算法对消除状态的稳态误差和抑制测量值的不平稳性具有良好的效果,同时也能较好地反映状态值的真实变化,证明了MHE算法在补偿系统干扰和消除测量误差方面的优异性。
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关键词
无人水稻直播机
自动驾驶
滚动时域估计
多线程架构
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职称材料
基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制
被引量：
21
2
作者
武涛
李彦明
+2 位作者
林洪振
贡亮
刘成良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期24-31,共8页
针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的...
针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振。为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰。与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振。无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2 m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247 m,均方差为0.0311 m。并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求。
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关键词
无人水稻直播机
路径跟踪
干扰观测器
快速终端滑模控制
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职称材料
题名
基于滚动时域的无人水稻直播机运动状态估计
被引量：
3
1
作者
武涛
李彦明
徐长赓
刘汉文
陈小倩
刘成良
机构
上海交通大学机械与动力工程学院
上海上实现代农业开发有限公司
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期36-43,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFD2000602)
上海市科技兴农项目(沪农科推字(2019)第4-3号)
文摘
针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入,以及测量输出不确定等问题,提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法(MHE)。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件,从而实现对带约束非线性模型状态的估计。为提高MHE的计算效率并且考虑传感器采样频率不同,以及可能出现测量值缺失或异常,设计出一种多线程运行架构,使MHE更适合实际应用。使用Matlab建立水稻直播机自动驾驶仿真系统,仿真结果表明,MHE算法能有效补偿系统干扰和消除测量噪声,MHE估计出的横纵位置和航向角相比扩展卡尔曼滤波(EKF)估计出的更接近系统真值。使用MHE状态估计算法对水稻直播机无人作业过程中测得的横向偏差与航向角偏差进行估计。结果表明,时域窗口N取3~5时,MHE算法对消除状态的稳态误差和抑制测量值的不平稳性具有良好的效果,同时也能较好地反映状态值的真实变化,证明了MHE算法在补偿系统干扰和消除测量误差方面的优异性。
关键词
无人水稻直播机
自动驾驶
滚动时域估计
多线程架构
Keywords
unmanned rice seeding machine
autonomous driving
moving horizon estimation
multi-threading architecture
分类号
S223.2 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制
被引量：
21
2
作者
武涛
李彦明
林洪振
贡亮
刘成良
机构
上海交通大学机械与动力工程学院
机械系统与振动国家重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期24-31,共8页
基金
上海市科技兴农项目(沪农科推字(2019)第4-3号)。
文摘
针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测。将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振。为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法。基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性。使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰。与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振。无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2 m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247 m,均方差为0.0311 m。并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求。
关键词
无人水稻直播机
路径跟踪
干扰观测器
快速终端滑模控制
Keywords
unmanned rice seeding machine
path tracking
disturbance observer
fast terminal sliding mode control
分类号
S223.23 [农业科学—农业机械化工程]
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于滚动时域的无人水稻直播机运动状态估计
武涛
李彦明
徐长赓
刘汉文
陈小倩
刘成良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
在线阅读
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职称材料
2
基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制
武涛
李彦明
林洪振
贡亮
刘成良
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
21
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