基于BDS的果园施药机自动导航控制系统.PDFVIP

２０１７年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０２．００６ 基于ＢＤＳ的果园施药机自动导航控制系统 熊　斌　张俊雄　曲　峰　范智棋　王大帅　李　伟 （中国农业大学工学院，北京 １０００８３） 摘要：根据果园施药机自动导航喷药作业需求，设计了一种基于北斗卫星导航系统（ＢＤＳ）的施药机自动导航控制 系统。该系统主要包括 ＲＴＫ ＢＤＳ接收机、导航控制器、转向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘。其中转 向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘构成转向角闭环控制回路，该回路可根据导航控制器发送的施药机 期望转向角实现转向角的随动控制。将施药机的运动学模型和纯追踪模型相结合，设计了施药机直线跟踪导航控 制器，输入为位置坐标和方位角，输出为期望转向角。针对果园地形特点对施药机进行了导航路径规划，并在果园 进行现场试验。试验结果表明：所设计的导航控制系统，在施药机行进速度为 ２ｋｍ／ｈ时，直线跟踪最大误差不大 于０１３ｍ，平均跟踪误差不大于００３ｍ，能满足果园自动导航作业精度要求。 关键词：果园；施药机；自动导航；控制系统；北斗卫星导航系统 中图分类号：Ｓ２１９３；ＴＰ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０２００４５０６ ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＯｒｃｈａｒｄＳｐｒａｙｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ ＢａｓｅｄｏｎＢｅｉｄｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ ＸＩＯＮＧＢｉｎ　ＺＨＡＮＧＪｕｎｘｉｏｎｇ　ＱＵＦｅｎｇ　ＦＡＮＺｈｉｑｉ　ＷＡＮＧＤａｓｈｕａｉ　ＬＩＷｅｉ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｏｆｏｒｃｈａｒｄｓｐｒａｙｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ａｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｐｒａｙｉｎｇｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎＢｅｉｄｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ（ＢＤＳ）ｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｄＲＴＫ ＢＤＳｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｎａｖｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｓｔｅｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐａｓｓ．Ｔｈｅｃｌｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐａｓｓ． Ｔｈｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｅｒｖｏｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｍａｎｄｆｒｏｍ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｓｏｆｓｐｒａｙｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄａ ｌｏｏｋａｈｅａｄｄｙｎａｍｉｃｐａｔｈｓｅａｒｃｈｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｉｎｐｕｔｏｆｔｈｅｌｏｏｋａｈｅａｄｄｙｎａｍｉｃｐａｔｈｓｅａｒｃｈ ｍｏｄｅｌｗａｓｌａｔｅｒａｌｔｒａｃｋｉｎｇｅｒｒｏｒａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｗａｓｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅｆｒｏｍｎａｖｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｏｎｔｈｅｓｐｒａｙｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｏｒｃｈａｒｄ，ａｎｄ ｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｏ