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基于改进粒子群算法的高地隙无人喷雾机对不规则凸田块的全覆盖作业路径规划
1
作者
刘国海
万亚连
+3 位作者
沈跃
刘慧
何思伟
张亚飞
《华南农业大学学报》
北大核心
2025年第3期390-398,共9页
【目的】满足高地隙无人喷雾机自主导航全覆盖作业的应用需求并优化农机作业效率。【方法】提出了一种针对不规则凸田块的全覆盖遍历路径规划算法。首先,通过获取农田区域的边界数据,得到不规则凸田块的边界轮廓模型;其次,在传统U型转...
【目的】满足高地隙无人喷雾机自主导航全覆盖作业的应用需求并优化农机作业效率。【方法】提出了一种针对不规则凸田块的全覆盖遍历路径规划算法。首先,通过获取农田区域的边界数据,得到不规则凸田块的边界轮廓模型;其次,在传统U型转弯方式的基础上,引入作业行与田块边界的夹角,对作业行间的衔接路径原理进行详细阐述;由经过不规则凸区域中心点的直线进行平行线偏移,生成随机方向角的全覆盖作业行后,通过改进的粒子群优化(Particle swarm optimizer,PSO)算法对作业行方向角进行最优化,规划出遍历田块的全覆盖作业路径;最后,将算法在4块典型实际田块中进行仿真测试。【结果】与传统路径规划算法相比,改进PSO算法在1~4个田块的总遍历距离分别减少9.01、23.25、8.71和14.32 m,转弯次数减少率分别下降11.1%、61.5%、16.7%和5.3%,额外覆盖比分别减少0.20、0.96、0.45和1.96个百分点,有效减少了无人农机的能量消耗、提高了作业效率。【结论】在作业区域被完全覆盖的前提下,本算法能规划出无人农机行驶路程较短、覆盖率较高和转弯次数较少的作业路径,可为无人农机的路径规划技术的发展提供理论支撑。
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关键词
无人
农机
全覆盖路径规划
路径规划
粒子群算法
不规则凸田块
高地隙无人喷雾机
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职称材料
四轮独立驱动高地隙无人喷雾机轨迹跟踪自适应控制
被引量：
9
2
作者
景亮
张亚飞
+3 位作者
沈跃
何思伟
刘慧
崔业民
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期408-416,共9页
针对高地隙喷雾机在自主导航作业中因侧滑影响而导致轨迹跟踪精度降低的问题,提出一种基于四轮独立驱动(4WID)高地隙无人喷雾机的自适应控制方法。首先,建立4WID高地隙喷雾机的运动学模型;然后基于运动学几何约束和速度约束,引入两个表...
针对高地隙喷雾机在自主导航作业中因侧滑影响而导致轨迹跟踪精度降低的问题,提出一种基于四轮独立驱动(4WID)高地隙无人喷雾机的自适应控制方法。首先,建立4WID高地隙喷雾机的运动学模型;然后基于运动学几何约束和速度约束,引入两个表征侧滑效应的参数构建改进位姿误差模型;最后将参数自适应与反步控制方法结合,设计自适应控制律实时估计并补偿侧滑效应。以典型的U形作业路径为例,在考虑和不考虑侧滑的情况下分别进行了仿真和试验验证。仿真结果表明:本文提出的控制算法在喷雾机出现侧滑的情况下可以保证较高的轨迹跟踪精度;水田试验表明,当喷雾机在常规作业速度3.6 km/h时,与不考虑侧滑的轨迹跟踪控制算法相比,喷雾机轨迹跟踪的横向平均绝对误差减小至0.041 m,标准差减小至0.059 m;纵向平均绝对误差减小至0.018 m,标准差减小至0.015 m;航向平均绝对误差减小至2.56°,标准差减小至3.57°。
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关键词
高地隙无人喷雾机
四轮独立驱动
轨迹跟踪
自适应控制
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职称材料
题名
基于改进粒子群算法的高地隙无人喷雾机对不规则凸田块的全覆盖作业路径规划
1
作者
刘国海
万亚连
沈跃
刘慧
何思伟
张亚飞
机构
江苏大学电气信息工程学院
出处
《华南农业大学学报》
北大核心
2025年第3期390-398,共9页
基金
国家自然科学基金(52377054)。
文摘
【目的】满足高地隙无人喷雾机自主导航全覆盖作业的应用需求并优化农机作业效率。【方法】提出了一种针对不规则凸田块的全覆盖遍历路径规划算法。首先,通过获取农田区域的边界数据,得到不规则凸田块的边界轮廓模型;其次,在传统U型转弯方式的基础上,引入作业行与田块边界的夹角,对作业行间的衔接路径原理进行详细阐述;由经过不规则凸区域中心点的直线进行平行线偏移,生成随机方向角的全覆盖作业行后,通过改进的粒子群优化(Particle swarm optimizer,PSO)算法对作业行方向角进行最优化,规划出遍历田块的全覆盖作业路径;最后,将算法在4块典型实际田块中进行仿真测试。【结果】与传统路径规划算法相比,改进PSO算法在1~4个田块的总遍历距离分别减少9.01、23.25、8.71和14.32 m,转弯次数减少率分别下降11.1%、61.5%、16.7%和5.3%,额外覆盖比分别减少0.20、0.96、0.45和1.96个百分点,有效减少了无人农机的能量消耗、提高了作业效率。【结论】在作业区域被完全覆盖的前提下,本算法能规划出无人农机行驶路程较短、覆盖率较高和转弯次数较少的作业路径,可为无人农机的路径规划技术的发展提供理论支撑。
关键词
无人
农机
全覆盖路径规划
路径规划
粒子群算法
不规则凸田块
高地隙无人喷雾机
Keywords
Unmanned agricultural machinery
Complete coverage path planning
Route planning
Particle swarm optimizer(PSO)algorithm
Irregular conver field
High clearance unmanned sprayer
分类号
S232 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
四轮独立驱动高地隙无人喷雾机轨迹跟踪自适应控制
被引量：
9
2
作者
景亮
张亚飞
沈跃
何思伟
刘慧
崔业民
机构
江苏大学电气信息工程学院
南通广益机电有限责任公司
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期408-416,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51975260)
江苏省重点研发计划项目(BE2018372)
+2 种基金
江苏省自然科学基金项目(BK20181443)
镇江市重点研发计划项目(NY2018001)
江苏高校优势学科项目(PAPD)。
文摘
针对高地隙喷雾机在自主导航作业中因侧滑影响而导致轨迹跟踪精度降低的问题,提出一种基于四轮独立驱动(4WID)高地隙无人喷雾机的自适应控制方法。首先,建立4WID高地隙喷雾机的运动学模型;然后基于运动学几何约束和速度约束,引入两个表征侧滑效应的参数构建改进位姿误差模型;最后将参数自适应与反步控制方法结合,设计自适应控制律实时估计并补偿侧滑效应。以典型的U形作业路径为例,在考虑和不考虑侧滑的情况下分别进行了仿真和试验验证。仿真结果表明:本文提出的控制算法在喷雾机出现侧滑的情况下可以保证较高的轨迹跟踪精度;水田试验表明,当喷雾机在常规作业速度3.6 km/h时,与不考虑侧滑的轨迹跟踪控制算法相比,喷雾机轨迹跟踪的横向平均绝对误差减小至0.041 m,标准差减小至0.059 m;纵向平均绝对误差减小至0.018 m,标准差减小至0.015 m;航向平均绝对误差减小至2.56°,标准差减小至3.57°。
关键词
高地隙无人喷雾机
四轮独立驱动
轨迹跟踪
自适应控制
Keywords
high clearance unmanned sprayer
four wheel independent drive
trajectory tracking
adaptive control
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
基于改进粒子群算法的高地隙无人喷雾机对不规则凸田块的全覆盖作业路径规划
刘国海
万亚连
沈跃
刘慧
何思伟
张亚飞
《华南农业大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
四轮独立驱动高地隙无人喷雾机轨迹跟踪自适应控制
景亮
张亚飞
沈跃
何思伟
刘慧
崔业民
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
9
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