基于模糊算法的农机编队转场多机协同控制方法

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作者 魏新华 邓屹 +3 位作者 崔鑫宇 王晔飞 章少岑 杨家鑫 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期48-60,共13页

针对协同控制在农机转场场景下受复杂环境影响导致的响应速度慢、控制精度低、稳定性差、鲁棒性不足等问题,提出一种农机编队转场多机协同控制方法。搭建主机人工驾驶领航、从机自动跟随的多机协同模型,基于弗莱纳坐标转换将协同控制解... 针对协同控制在农机转场场景下受复杂环境影响导致的响应速度慢、控制精度低、稳定性差、鲁棒性不足等问题,提出一种农机编队转场多机协同控制方法。搭建主机人工驾驶领航、从机自动跟随的多机协同模型,基于弗莱纳坐标转换将协同控制解耦为横向、纵向控制,采用模型预测控制算法设计纵向控制器以实现机组间相对距离保持及速度、加速度跟随,采用纯追踪算法设计横向控制器以实现从机沿主机轨迹行驶,引入模糊算法实时调整关键控制系数以实现控制效果优化。基于CarSim/Simulink平台设计多种转场典型工况对本文方法进行仿真试验分析,结果表明相比传统控制方法本文方法具备更可靠优越的性能,并基于智能拖拉机机组开展实车试验验证,结果表明机组轨迹横向误差小于0.090 m,速度误差小于0.570 m/s,相对距离误差小于0.169 m,加速度误差小于0.252 m/s^(2),均能渐进稳定满足农机编队转场实际需求。 展开更多

关键词 农机转场 多机协同 纯追踪算法 模型预测控制算法 模糊算法

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弯道制动失效下的车辆稳定性控制

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作者 赵欣 刘文光 +3 位作者 刘玺 车华军 王海 丁贝 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第11期2326-2335,共10页

针对配备电子机械制动(EMB)系统的车辆在弯道发生制动失效时易发生失稳跑偏的问题,提出结合制动力重构和路径跟踪的控制策略.针对黏菌优化算法(SMA)的缺陷,引入高斯扰动和分阶段寻优改进算法的不足.使用改进的黏菌算法,对线性二次调节器... 针对配备电子机械制动(EMB)系统的车辆在弯道发生制动失效时易发生失稳跑偏的问题,提出结合制动力重构和路径跟踪的控制策略.针对黏菌优化算法(SMA)的缺陷,引入高斯扰动和分阶段寻优改进算法的不足.使用改进的黏菌算法,对线性二次调节器(LQR)的权重矩阵进行寻优.当检测到EMB系统出现单轮失效时,利用改进的LQR算法计算车辆的横摆力矩,对制动力进行重构以维持车辆稳定.对纯跟踪算法进行改进,通过转移跟踪控制点,提高算法的响应速度.引入自适应模糊算法以考虑路面、速度各动态因素的影响,提高算法的适应性.当检测到EMB系统出现双轮失效时,利用路径跟踪的方法,使车辆沿既定路线行驶直至安全停止.试验结果表明,相较于传统方法,单轮失效下的横向偏差最大下降了59.15%,双轮失效的横向偏差最大下降了41.95%.利用该控制策略,可以更有效地保证弯道制动失效时的行车安全. 展开更多

关键词 电子机械制动 弯道制动失效 稳定性控制 线性二次调节器 路径跟踪 纯跟踪算法

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基于改进的纯追踪控制算法在智能农机中的应用

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作者 祁春涛 《农机使用与维修》 2025年第8期74-77,共4页

为提高智能农机作业效果,通过仿真试验和实践应用,提出以SOA算法优化改进纯追踪控制算法,并对其工作原理进行阐述。经仿真试验,改进后的算法实时跟踪路径的最大误差为3 cm,平均误差为2 cm,且在行驶1 m时,横向误差快速趋于0,极大改善跟... 为提高智能农机作业效果,通过仿真试验和实践应用,提出以SOA算法优化改进纯追踪控制算法,并对其工作原理进行阐述。经仿真试验,改进后的算法实时跟踪路径的最大误差为3 cm,平均误差为2 cm,且在行驶1 m时,横向误差快速趋于0,极大改善跟踪精度,优化效果明显。实车验证中,农机实际作业行驶的平均误差为7.5 cm,表明智能农机在实际田间作业的精度完全满足要求,验证了该控制算法的可行性和高精度性。 展开更多

关键词 智能农机 纯追踪控制算法 前视距离 SOA算法

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基于ABMSSA的PP算法分布式自动驾驶轨迹跟踪控制策略 被引量：3

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作者 周正阳 潘树国 +2 位作者 蔚保国 高旺 陈宗良 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期50-57,共8页

针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化。首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计... 针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化。首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计了改进樽海鞘优化算法的目标函数,同时还在算法中引入布朗运动和自适应权重以防止陷入局部最优解和提高算法的收敛速度。其次本文还设计了纵向双环PID控制算法用于实现智能体车辆对于参考速度的跟踪。最后在智能体车辆实际平台上对所提出的基于分布式纵向双环PID控制算法、横向前视距离优化的纯追踪控制算法进行实验验证,并且设置多组对比实验。结果表明采用基于前视距离优化的纯追踪轨迹跟踪控制控制算法具有最优控制性能,其中最大横向误差为0.068 m,平均横向误差为0.014 m,相较于模糊优化其控制精度提升了24.73%。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 纯追踪控制 双环PID速度控制 改进樽海鞘优化算法

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智能收获机定位和自适应路径追踪方法 被引量：6

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作者 王立辉 石佳晨 +4 位作者 王乐刚 焦中元 李耀明 陈进 徐立章 《导航定位学报》 CSCD 2020年第6期29-36,共8页

针对智能联合收获机在路径追踪时存在控制延迟而影响路径追踪精度的问题,提出1种基于全球卫星导航系统(GNSS)的智能联合收获机自适应路径追踪方法:建立收获机的运动学模型;并依据GNSS获取当前时刻的位置、航向和速度信息,预估下一时刻... 针对智能联合收获机在路径追踪时存在控制延迟而影响路径追踪精度的问题,提出1种基于全球卫星导航系统(GNSS)的智能联合收获机自适应路径追踪方法:建立收获机的运动学模型;并依据GNSS获取当前时刻的位置、航向和速度信息,预估下一时刻的位置信息,自适应校正纯追踪算法的横向误差;然后依据速度、航向误差和校正后的横向误差设计模糊控制器,动态更新前视距离参数,实现纯追踪算法中前视距离的自适应动态调整;最后根据优化后的纯追踪算法计算期望转向角,控制收获机转向,实现路径追踪。实验结果表明,基于GNSS的联合收获机自适应路径追踪方法,能够有效提高收获机路径追踪时的精度,横向误差的标准差低于2.5 cm。 展开更多

关键词 智能联合收获机 全球卫星导航系统 控制延迟 模糊控制 纯追踪算法

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基于两阶段纯追踪模型的农用车辆路径跟踪算法研究 被引量：12

6

作者 肖世德 江海锋 +3 位作者 杜金兰 王逸涵 孟祥印 熊鹰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期439-446,458,共9页

针对车辆自身加工、装配误差及轮胎侧滑等因素导致理论转向运动模型与实际转向运动模型不一致的情况,基于最小二乘法对车辆进行了转向运动模型辨识,得到了不同设定线速度下的转向运动模型。同时,为解决常规纯追踪算法计算得出的部分控... 针对车辆自身加工、装配误差及轮胎侧滑等因素导致理论转向运动模型与实际转向运动模型不一致的情况,基于最小二乘法对车辆进行了转向运动模型辨识,得到了不同设定线速度下的转向运动模型。同时,为解决常规纯追踪算法计算得出的部分控制量无法使车辆转向系统作出响应,造成路径跟踪精度下降问题,提出了一种考虑横向偏差和横偏角的两阶段纯追踪算法,并针对两个阶段的切换提出了设置过渡区滞后切换策略。模拟环境S形路径跟踪实验表明,在行驶速度为0.6 m/s时,固定前视距离的纯追踪算法平均横向偏差为0.5238 m,两阶段纯追踪算法为0.3616 m,其跟踪精度提高30.9%,较固定前视距离的纯追踪算法具有更好的路径跟踪性能。采用滞后切换策略将两阶段的切换跳变率从2.18%减至1.16%,抑制效果提升46.8%。 展开更多

关键词 农用车辆 纯追踪算法 路径跟踪 滞后切换 转向控制

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拖挂式大载荷特种车辆导航控制系统设计与试验 被引量：3

7

作者 伟利国 袁玉龙 +3 位作者 董鑫 周达 汪雅琦 陈文科 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期324-331,共8页

针对拖挂式大载荷特种车辆作业自动化以及高精度安全作业需求,以大载荷牵引车为对象,设计了一套拖挂式机组自主导航控制系统。车载程控系统采用模块化分布式系统,通过CAN总线实现系统内各模块间通信,远程运管平台与车载程控终端之间采用... 针对拖挂式大载荷特种车辆作业自动化以及高精度安全作业需求,以大载荷牵引车为对象,设计了一套拖挂式机组自主导航控制系统。车载程控系统采用模块化分布式系统,通过CAN总线实现系统内各模块间通信,远程运管平台与车载程控终端之间采用TCP协议进行数据通信,实现远程运管平台与车载程控系统间信息交互。建立拖挂式特种车辆的运动学模型,分析牵引作业时被牵引机具的牵引状态和最小转弯半径。针对传统纯追踪算法中固定前视距离缺陷,本文根据当前牵引车实时速度、追踪路径曲率、航向等信息动态计算前视距离,将固定前视距离改进为动态前视距离追踪,由单参数变为多参数进行优化控制参数,显著提高了轨迹追踪精度;使用随机森林算法对轨迹追踪数据进行特征提取,根据各个特征重要性指标权重,修改算法参数。在试验场地为水平倾斜度最大为2°的空旷的水泥跑道上,牵引车质量2 t,被牵引机具质量10 t、长22 m,且牵引机组设计要求最大行驶速度为6 km/h、最大横向偏差为50 cm。根据复杂路径试验与数据分析,系统纠偏响应时延最大为84 ms,牵引机组绝对横向误差最大为37.14 cm,平均绝对误差为14.91 cm,满足大载荷拖挂作业中的实际应用要求。 展开更多

关键词 拖挂式特种车辆 导航 控制系统 路径追踪 纯追踪算法 随机森林算法

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路径跟踪控制算法仿真分析与试验验证 被引量：8

8

作者 赵颖 俞庭 +2 位作者 张琪 杨洪涛 宋胜 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期15-24,共10页

为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明... 为探究车辆路径跟踪算法性能差异及适用性规律,分别构建基于预瞄的纯跟踪(PP)算法、前轮反馈控制算法和模型预测控制(MPC)算法的车辆模型,在圆环、蛇行和低、中、高速等工况下进行Simulink和CarSim联合仿真并分析横向控制效果。结果表明:PP算法预瞄距离越短,横向控制精度越高,但稳定性越弱,低速鲁棒性较好;前轮反馈控制算法在高速下具有更小的横向控制误差,且增益系数k影响控制精度;相较于前两者,MPC算法在不同速度下均具有良好的横向跟踪性能。最后,开展实车试验对比验证3种算法的跟踪性能,结果表明,在同一工况下,MPC算法具有更优的跟踪性能。 展开更多

关键词 路径跟踪 预瞄理论 纯跟踪算法 前轮反馈控制算法 模型预测控制算法

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飞机牵引机器人路径跟踪模糊控制 被引量：7

9

作者 张攀 刘新杰 +1 位作者 张威 郑皓天 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第16期217-220,234,共5页

为了提高飞机地面自动导航路径跟踪的控制精度,提出了基于模糊自适应控制的智能飞机牵引机器人纯追踪路径跟踪方法。首先建立了牵引机器人-飞机两轮简化模型,进行了路径跟踪运动分析;基于此分析,以牵引机器人-飞机系统运动速度和轨迹误... 为了提高飞机地面自动导航路径跟踪的控制精度,提出了基于模糊自适应控制的智能飞机牵引机器人纯追踪路径跟踪方法。首先建立了牵引机器人-飞机两轮简化模型,进行了路径跟踪运动分析;基于此分析,以牵引机器人-飞机系统运动速度和轨迹误差为输入,以预测距离为输出,通过模糊自适应控制实时调整纯追踪算法预测距离,设计了基于自适应模糊控制的路径跟踪控制器;通过几何仿真和虚拟样机仿真两种方法分别对所提出的方法进行了验证。结果表明,牵引机器人-飞机系统在变速运动时,路径跟踪的轨迹误差能控制在0.5 m左右,完全满足飞机地面自动牵引滑行的精度要求,验证了所提方法的有效性和适应性。 展开更多

关键词 飞机牵引机器人 自动控制 路径跟踪 模糊控制 纯追踪算法

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改进的智能飞机牵引车路径导航纯追踪算法 被引量：7

10

作者 张攀 柳阳 +1 位作者 刘新杰 张威 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期267-271,共5页

为了提高飞机地面自动牵引滑行导航控制系统的精度,提出一种改进的纯追踪算法。基于纯追踪算法对飞机牵引车系统的路径进行跟踪控制,将简化的两轮模型作为其运动学模型。融合经典纯追踪算法及改进算法确定新的预测目标点,以减少轨迹误... 为了提高飞机地面自动牵引滑行导航控制系统的精度,提出一种改进的纯追踪算法。基于纯追踪算法对飞机牵引车系统的路径进行跟踪控制,将简化的两轮模型作为其运动学模型。融合经典纯追踪算法及改进算法确定新的预测目标点,以减少轨迹误差。采用偏差统计的方法实现不同预测距离下最优融合系数的选择,提高控制精度。仿真结果表明,该算法的路径轨迹误差控制在0.5 m范围内,满足飞机自动牵引滑行的精度要求,验证了其可行性和有效性。 展开更多

关键词 智能飞机牵引车 自动控制 路径导航 纯追踪算法 偏差统计

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智能收获机器人侧滑及滞后性控制策略研究 被引量：2

11

作者 王焯轩 王立辉 +2 位作者 许宁徽 李勇 石佳晨 《智能化农业装备学报（中英文）》 2022年第2期37-44,共8页

针对智能重载收获机器人在田间自动作业时容易发生侧滑及控制系统滞后性特点,提出一种能够补偿侧滑和校正滞后性的机器人路径追踪控制策略。建立收获机器人的运动学模型,根据上一时刻和当前时刻的位姿信息估算等效侧滑角,补偿期望转向角... 针对智能重载收获机器人在田间自动作业时容易发生侧滑及控制系统滞后性特点,提出一种能够补偿侧滑和校正滞后性的机器人路径追踪控制策略。建立收获机器人的运动学模型,根据上一时刻和当前时刻的位姿信息估算等效侧滑角,补偿期望转向角;根据当前时刻的速度和位姿信息预测未来时刻的位姿信息,校正当前时刻的横向偏差和航向偏差,优化由路径追踪算法计算的期望转向角,以克服田间作业侧滑问题,校正控制系统的滞后性、非线性对路径追踪精度的影响。通过试验验证了在0.6m/s和1.0m/s的行驶速度下该算法的有效性,收获机最大横向误差分别为8.3cm和13.9cm,标准偏差分别为3.01cm和4.09cm。结果表明,所提出的补偿侧滑和校正滞后性的纯追踪策略能有效降低横向误差,实现准确的路径追踪控制。 展开更多

关键词 智能重载收获机器人 纯追踪算法 非线性 滞后性 侧滑

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履带移动平台带边界层bang-bang路径跟踪控制 被引量：3

12

作者 吴明阳 李小波 +3 位作者 代嘉惠 雷世威 潘长松 薛春荣 《工矿自动化》 北大核心 2021年第5期88-94,120,共8页

为实现无法闭环调速的开关阀控履带移动平台路径跟踪,考虑到平台速度低且可原地转向的特点,基于纯追踪算法,提出不需要底层轮速控制的带边界层bang-bang路径跟踪控制算法。根据几何及运动学关系,建立履带移动平台目标点追踪模型;以航向... 为实现无法闭环调速的开关阀控履带移动平台路径跟踪,考虑到平台速度低且可原地转向的特点,基于纯追踪算法,提出不需要底层轮速控制的带边界层bang-bang路径跟踪控制算法。根据几何及运动学关系,建立履带移动平台目标点追踪模型;以航向角偏差作为切换函数,通过bang-bang算法控制两侧履带正反转,引入边界层厚度参数,以减小电磁阀开关频率;根据李雅普诺夫稳定性理论,证明了边界层外系统各状态均是稳定的,但边界层内航向角偏差在原点处是不稳定的,且前视距离越小,航向角偏差发散越快。基于Matlab/Simulink和Recurdyn联合仿真平台,选择矩形目标路径,仿真验证了不同前视距离下bang-bang算法的路径跟踪效果,并与闭环调速的纯追踪算法进行对比。搭建样机试验平台,对bang-bang路径跟踪控制算法进行地面试验。仿真和试验结果表明,bang-bang路径跟踪控制算法可控制开关阀控履带移动平台实现对直线或折线路径的跟踪,且算法在转角处跟踪精度高于闭环调速的纯追踪算法路径,稳态误差小于9 cm,满足煤矿机器人自主导航行走要求。 展开更多

关键词 煤矿机器人 履带移动平台 路径跟踪 BANG-BANG控制 纯追踪算法 边界层

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