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设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制
被引量：
3
1
作者
陈凤
丁俊杰
+5 位作者
罗志涛
郑恩来
鲁应涛
汪小旵
沈成
鲁植雄
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期85-96,共12页
针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱...
针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。
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关键词
农业机械
试验
设施园艺
轮毂
电
机
电驱移动平台
差速转向
防滑控制
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职称材料
基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法
2
作者
丁俊杰
许成果
+6 位作者
罗志涛
郑恩来
陈凤
章永年
施印炎
沈成
汪小旵
《农业工程学报》
北大核心
2025年第7期64-73,共10页
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(...
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(adaptive robust combination positioning algorithm,ARCPA)。首先,针对单传感器定位误差大的问题,搭建基于UWB与IMU两种传感器的组合定位系统;其次,为精准检测UWB数据的非视距误差,设计差分距离非视距误差检测滑动窗口;最后,为抑制卡尔曼滤波中的量测噪声,采用余弦重启函数实时调整渐消因子,并引入位置精度因子权值修正抗差因子。为验证所提定位方法的有效性,搭建设施园艺电驱移动平台和实时定位系统,并进行仿真与实车定位试验。试验结果表明,采用所提UWB-IMU组合定位方法的均方根误差为6.63 cm,比单传感器的定位误差降低了81.92%,相比于经典卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波与自适应抗差卡尔曼滤波算法,所提ARCPA算法的均方根误差分别降低50.15%、74.63%、60.01%、60.88%、28.34%。研究结果可为设施园艺环境下的定位导航提供理论依据和实施方案。
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关键词
超宽带
设施园艺
组合定位
电驱移动平台
自适应抗差滤波
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职称材料
题名
设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制
被引量：
3
1
作者
陈凤
丁俊杰
罗志涛
郑恩来
鲁应涛
汪小旵
沈成
鲁植雄
机构
南京农业大学工学院
农业农村部南京农业机械化研究所
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期85-96,共12页
基金
国家重点研发计划项目(2023YFD2000304,2022YFD2001202)。
文摘
针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。
关键词
农业机械
试验
设施园艺
轮毂
电
机
电驱移动平台
差速转向
防滑控制
Keywords
agricultural machinery
tests
facility horticulture
hub motor
electric drive mobile platform
differential steering
skid control
分类号
S219.4 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法
2
作者
丁俊杰
许成果
罗志涛
郑恩来
陈凤
章永年
施印炎
沈成
汪小旵
机构
南京农业大学工学院
农业农村部南京农业机械化研究所
出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第7期64-73,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2023YFD2000302,2023YFD2000304)
江苏省农机研发制造推广应用一体化试点项目(JSYTH04)。
文摘
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(adaptive robust combination positioning algorithm,ARCPA)。首先,针对单传感器定位误差大的问题,搭建基于UWB与IMU两种传感器的组合定位系统;其次,为精准检测UWB数据的非视距误差,设计差分距离非视距误差检测滑动窗口;最后,为抑制卡尔曼滤波中的量测噪声,采用余弦重启函数实时调整渐消因子,并引入位置精度因子权值修正抗差因子。为验证所提定位方法的有效性,搭建设施园艺电驱移动平台和实时定位系统,并进行仿真与实车定位试验。试验结果表明,采用所提UWB-IMU组合定位方法的均方根误差为6.63 cm,比单传感器的定位误差降低了81.92%,相比于经典卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波与自适应抗差卡尔曼滤波算法,所提ARCPA算法的均方根误差分别降低50.15%、74.63%、60.01%、60.88%、28.34%。研究结果可为设施园艺环境下的定位导航提供理论依据和实施方案。
关键词
超宽带
设施园艺
组合定位
电驱移动平台
自适应抗差滤波
Keywords
UWB
protected horticulture
integrated localization
electric driven mobile platform
adaptive robust filtering
分类号
S147.2 [农业科学—肥料学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制
陈凤
丁俊杰
罗志涛
郑恩来
鲁应涛
汪小旵
沈成
鲁植雄
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法
丁俊杰
许成果
罗志涛
郑恩来
陈凤
章永年
施印炎
沈成
汪小旵
《农业工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
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