农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于农机技术领域，提供了一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法及系统。该方法包括：设置转向控制参数的初始值；转向控制参数包括比例参数P和微分参数D；按照转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统；获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对，在能够满足转向控制性能要求时，完成对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定；在不满足转向控制性能要求时，根据预设转向控制性能调整农机的转向控制参数，并根据调整后的转向控制参数运行农机自动驾驶系统，直至满足转向控制性能要求。该方法及系统能够解决现有技术中对转向控制参数整定耗时费力的问题。

Tuning method and system of steering control parameters for automatic driving system of agricultural machinery

The invention is applicable to the field of agricultural machinery technology, and provides a steering control parameter setting method and system for an automatic driving system of agricultural machinery. The method includes setting the initial value of the steering control parameters, including the proportional parameter P and the differential parameter D; steering the agricultural automatic driving system according to the initial value of the steering control parameter; obtaining the angle of the steering wheel of the agricultural machinery in the time of adjusting the angle, and according to the angle of the farm steering wheel and the preset steering control performance requirement. When the steering control performance requirements are met, the steering control parameters of the automatic driving system are adjusted. When the steering control performance is not satisfied, the steering control parameters of the agricultural machinery are adjusted according to the preset steering control performance, and the automatic driving system is run according to the adjusted steering control parameters. To meet the steering control performance requirements. The method and system can solve the problem of time-consuming and effortless tuning of steering control parameters in the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法及系统
本专利技术涉及农机
，具体涉及一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法及系统。
技术介绍
转向控制技术是农机自动驾驶执行单元的关键技术，转向控制参数的选取是否合适，决定了农机转向轮能否在小超调量和短时间内转向目标转角，保证农机自动驾驶系统的转向执行机构准确快速地执行上位机给出的目标转角指令。现有的转向控制主要指PID(proportionintegralderivative，比例-积分-导数)控制，现有技术整定PID参数的方法有：1.经验试凑整定法：根据控制过程中转向系统反馈的响应情况，凭借人工经验修改控制参数，直至系统满足性能指标，缺点是需要人工进行判断整定，费时费力；2.理论计算法：通过辨识转向系统的数学模型，采用控制理论方法计算控制参数，缺点是计算量高，且难以构建准确数学模型；3.工程整定法：通过查询控制度表和或公式计算转向控制参数，缺点同样难以获取最终准确的控制参数，仍需经验试凑法优化整定；4.自适应模糊参数整定法：根据农机车轮转向角度变化、车速变化自适应调优控制参数，参数调优时只能在有限的7个模糊分类中取值，不适用于较大参数值域范围内的转向控制参数整定，若想使用该方法，初始PID参数需使用经验试凑法给出。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法及系统，解决现有技术中对转向控制参数整定耗时费力的技术问题。本专利技术实施例第一方面提供一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，包括：设置转向控制参数的初始值；所述转向控制参数包括比例参数P和微分参数D；按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统；获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据所述农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对，在能够满足所述转向控制性能要求时，完成对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定；在不满足所述转向控制性能要求时，根据所述预设转向控制性能调整农机的转向控制参数，并根据调整后的转向控制参数运行农机自动驾驶系统，直至满足所述转向控制性能要求。本专利技术实施例第二方面提供一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定系统，包括：控制模块，用于设置转向控制参数的初始值，并生成初始控制信号；所述转向控制参数包括比例参数P和微分参数D；控制信号执行模块，用于接收所述初始控制信号，按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统；执行反馈模块，用于获取农机转向轮的转角，并发送给所述控制模块；所述控制模块，还用于根据所述农机转向轮的转角与预设转向控制性能要求进行比对，在能够满足所述转向控制性能要求时，完成对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定；在不满足所述转向控制性能要求时，根据所述预设转向控制性能调整农机的转向控制参数，并根据调整后的转向控制参数运行农机自动驾驶系统，直至满足所述转向控制性能要求。采用上述技术方案，本专利技术至少可取得下述技术效果：本专利技术实施例，可以自行判断转向系统的运行性能，并与给定的性能指标相比较，进而调优转向控制参数，从而省去人工判断和参数修改环节，减小对专业运维人员的依赖，适用于大多数用户进行操作，解决现有技术对转向控制参数整定耗时费力的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是本实施例所述的农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法的流程图；图2是本实施例所述的农机自动驾驶系统的转向控制参数整定系统的整定方法的流程图；图3是本实施例所述的农机自动驾驶系统的转向控制参数整定系统的模块示意图。具体实施方式提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由专利技术人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。实施例一参见图1，本实施例中，该农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法可以包括以下步骤：步骤S101，设置转向控制参数的初始值；所述转向控制参数包括比例参数P和微分参数D。其中，本实施例中将比例参数P和微分参数D作为农机的转向控制参数。比例参数P可以增强转向响应速度，但容易使转向系统超调。需要说明的是，为保证液压油压和车轮与地面摩擦情况为作业真实情况，整定开始前应保证农机以作业速度在作业地面上行驶。步骤S102，按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统。具体的，在根据比例参数P和微分参数D得出农机转向轮的初始转角和目标转角后，然后可以通过农机转向轮的初始转角和目标转角运行农机自动驾驶系统，以使得农机转向轮按照目标转角进行转动。步骤S103，获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据所述农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对。其中，在步骤S102按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统后，需要实时获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据所述农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对。作为一种可实施方式，对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定包括对比例参数P的整定，具体步骤为：(1)P参数可以增强转向响应速度，但容易使转向系统超调，令微分参数D为零，设置比例参数P的取值范围为[Pmin,Pmax]，P大于零。(2)令比例参数P的初始值为P＝(Pmin+Pmax)/2。精度取小数点后一位，将此时的P参数和D参数作为主控制器的转向控制参数。(3)转角命令器将每次整定目标转角指令发送给主控制器，设置农机的当前轮转角为0，设置目标转角M为-θ或θ，θ可以为10°，-θ为-10°。本实施例中，规定右转向为正，左转向为负。(4)主控制器根据设置的当前转角和目标转角进行转向控制，主控制器每个控制周期输出的转向控制的控制信号为u(t)＝P*(M-y(t))+D*[(M-y(t))-(M-y(t-1))]，y(t)和y(t-1)分别为本次转向控制周期和上次转向控制周期的轮转角的角度值；主控制器将控制信号输入给控制信号执行模块驱动农机的转向轮转动。(5)参数自动整定器获取此次对比例参数P整定在调角时间(例如1500ms)内的超调量或欠调量。其中，超调量或欠调量的计算公式为Z＝(Mmax-M)*100％/M，Mmax为此次整定过程中的转向轮转角最大值，可以通过读取车轮转角给出。当Z大于零时为超调量，小于零为欠调量。(6)将超调量大于15％且小于20％时对应的比例参数P作为整定完成的比例参数P。可选的，对比例参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，其特征在于，包括：设置转向控制参数的初始值；所述转向控制参数包括比例参数P和微分参数D；按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统；获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据所述农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对，在能够满足所述转向控制性能要求时，完成对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定；在不满足所述转向控制性能要求时，根据所述预设转向控制性能调整农机的转向控制参数，并根据调整后的转向控制参数运行农机自动驾驶系统，直至满足所述转向控制性能要求。

【技术特征摘要】
1.一种农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，其特征在于，包括：设置转向控制参数的初始值；所述转向控制参数包括比例参数P和微分参数D；按照所述转向控制参数的初始值运行农机自动驾驶系统；获取调角时间内农机转向轮的角度，并根据所述农家转向轮的角度与预设转向控制性能要求进行比对，在能够满足所述转向控制性能要求时，完成对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定；在不满足所述转向控制性能要求时，根据所述预设转向控制性能调整农机的转向控制参数，并根据调整后的转向控制参数运行农机自动驾驶系统，直至满足所述转向控制性能要求。2.如权利要求1所述农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，其特征在于，对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定包括对比例参数P的整定，具体步骤为：令微分参数D为零，设置比例参数P的取值范围为[Pmin,Pmax]，令比例参数P的初始值为P＝(Pmin+Pmax)/2；设置农机的当前轮转角为0，设置目标转角M为-θ或θ；根据设置的当前转角和目标转角进行转向控制，转向控制的控制信号为u(t)＝P*(M-y(t))+D*[(M-y(t))-(M-y(t-1))]，y(t)和y(t-1)分别为本次转向控制周期和上次转向控制周期的轮转角的角度值；获取此次转向控制对比例参数P整定在调角时间内的超调量或欠调量，超调量或欠调量的计算公式为Z＝(Mmax-M)*100％/M，其中Mmax为此次整定过程中的转向轮转角最大值，当Z大于零时为超调量，小于零为欠调量；将超调量大于15％且小于20％时对应的比例参数P作为整定完成的比例参数P。3.如权利要求2所述农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，其特征在于，所述将超调量大于15％且小于20％时对应的比例参数P作为整定完成的比例参数P，具体为：若超调量大于20％，令此时的比例参数P取Pmax，若超调量小于15％或欠调，则令此时的比例参数P取Pmin；重复所述根据设置的当前转角和目标转角进行转向控制步骤和所述获取此次转向控制对比例参数P整定过程的超调量或欠调量步骤，直至得出的超调量大于15％且小于20％；将超调量大于15％且小于20％时对应的比例参数P作为整定完成的比例参数P。4.如权利要求2所述农机自动驾驶系统的转向控制参数整定方法，其特征在于，对农机自动驾驶系统的转向控制参数的整定包括对微分参数D的整定，具体步骤为：基于整定完成的比例参数P，设置微分参数D的取值范围为[Dmin,Dmax]，令微分参数D的初始值为D＝(Dmin+Dmax)/2；设置农机的当前轮转角为0，设置目标转角M为-θ或θ；根据设置的当前转交和目标转角进行转向控制，转向控制的控制信号为u(t)＝P*(M-y(t))+D*[(M-y(t))-(M-y(t-1))]，y(t)和y(t-1)分别为本次转向控制周期和上次转向控制周期的轮转角的角度值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢佳祁，张朋永，葛宝玉，丁潇，杨霄璇，刘浩文，刘敏，
申请(专利权)人：哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23