一种农用轮式拖拉机路径跟踪输出反馈控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种农用轮式拖拉机路径跟踪的输出反馈控制策略，属于农业机械导航技术领域。主要步骤为：1.建立包含扰动的路径跟踪模型，并转化为严格反馈形式的状态方程；2.设计二阶精确微分器实现对状态方程中与航向相关的未知状态以及集总扰动的估计；3.基于路径跟踪的目标，选取滑模面，建立一阶滑模动力学方程；4.设计输出反馈的控制器，实现路径跟踪目标。本发明专利技术的优点：一、控制器设计仅使用位置偏差信息，在不使用传感器测量航向偏差信息情况下实现路径跟踪的目标，减少了传感器成本；二、所述控制器缩短了系统响应时间，提高了跟踪精度；三、系统中的扰动量被精确估计并同步将其补偿到控制器中，增强了系统的抗扰动性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种农用轮式拖拉机路径跟踪输出反馈控制策略


[0001]本专利技术涉及农用轮式拖拉机的导航系统路径跟踪控制技术，具体是利用状态观测技术和超螺旋控制方法设计一种输出反馈的路径跟踪算法。旨在提高农用轮式拖拉机导航系统的瞬态性能、跟踪精度以及稳定性，属于农业机械导航


技术介绍

[0002]农业生产机械化与自动化是精准农业实施的基础，农业生产机械化、自动化程度越高越有利于精准农业技术的实施。农用拖拉机作为田间机械化作业的重要动力来源，可与各类农机具一起实现一系列田间作业与田间管理等任务，也可以通过牵引挂车实现运输作业。然而，自动导航系统的控制效果受农机自身机械机构、位姿传感器、作业工况及控制算法等因素的影响，这导致农用拖拉机的自动导航系统在实际工作中并不能取得满意的跟踪效果。为了解决这一问题，通过研究农机导航系统路径跟踪控制算法，使自动导航系统不仅保证作业精度，还能提升导航系统应对扰动的鲁棒性。
[0003]一般情况下，农用拖拉机导航系统路径跟踪控制器设计需要使用车辆位置信息和航向信息。然而，由于安装在农机上用于测量航向的传感器易受到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农用轮式拖拉机路径跟踪的输出反馈控制策略，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，分析农用轮式拖拉机实际作业过程中存在的扰动因素，构建包含扰动的路径跟踪模型，以其作为路径控制器设计的参考模型；步骤二，引入坐标变换，将步骤一中得到的路径跟踪模型转化为便于控制器设计的严格反馈形式的状态方程；步骤三，针对步骤二中得到的状态方程存在的未知系统状态和未知集总扰动，设计二阶精确微分器，同时实现对未知状态的实时观测以及未知集总扰动的精确估计；步骤四，基于路径跟踪的目标，选取合适的滑动变量，结合步骤二中得到的状态方程和步骤三中的精确微分器，建立一阶滑模动力学方程；步骤五，基于步骤四中构建的一阶滑模动力学方程，设计基于状态观测技术的输出反馈超螺旋控制器，进而，通过逆变换，得到车辆前轮转向角这个实际的控制输入。2.根据权利要求1所述的一种农用轮式拖拉机路径跟踪的输出反馈控制策略，其特征在于，所述步骤一中，考虑到农机在实际工作场景中会受到未建模动态、侧滑效应以及未知的外部扰动等因素的影响，建立包含扰动的路径跟踪模型如下：其中，l
os
和θ
os
分别表示横向偏差和航向偏差，σ是方向系数，v是纵向速度，l
t
是车辆轴距，δ是前轮转向角，c
d
是参考路径的曲率，d(t)是集总扰动，主要包含未建模动态、侧滑效应以及未知的外部扰动。3.根据权利要求1所述的一种农用轮式拖拉机路径跟踪的输出反馈控制策略，其特征在于，所述步骤二中，将路径跟踪模型转化为严格反馈形式的状态方程，更有利于控制设计，具体实施过程为：假设车辆被考虑向前行驶，且车辆按顺时针行驶的方式去跟踪参...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁世宏，丁晨，魏新华，刘陆，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：