基于模糊PID变阻尼方法的农机自动转向控制系统研究.pdfVIP

第37卷第11期 中国农机化学报 VoI．37No．11 ofChinese Mechanization NOV． 2016 2016年11月 Journal Agricultural 基于模糊PID变阻尼方法的农机自动转向控制系统研究* 尹纯源1’2，王卓1，白晓平1’2，杨亮1’2 (1．中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳市，110016；2．中国科学院大学，北京市，100049) 摘要：为提高农机自动转向过程中的动态性能，提出一种模糊PID变阻尼控制方法。首先，针对电控液压式农机自动转向 控制系统，建立统一的二阶系统模型。然后，基于该控制方法设计模糊PID变阻尼控制器，能够通过在线调整反馈通道增 益，达到改变系统阻尼比的目的。最后，与传统PID控制方法进行对比实验。实验结果表明，该方法能够显著降低系统的 超调和振荡，提高农机自动转向控制过程中的转向快速性和稳定性。 关键词：农机；转向控制；模糊PID；变阻尼 中图分类号：$219 文献标识码：A 文章编号：2095—5553(2016)1卜011卜05 尹纯源，王卓，自晓平，杨亮．基于模糊PID变阻尼方法的农机自动转向控制系统研究[J3．中国农机化学报，2016，37 (11)：111～115 Yin ofautomaticcontrol on ma— Chunyuan，WangZhuo，Bai Liang．Researchsteering systemagricultural Xiaoping，Yang basedonvariable ratiocontrol ofChinese PID[J]．Journal chinery damping byfuzzy Agricultural (11)：111～115 应时间之间的矛盾；神经网络存在局部最小化，收敛速 0 引言 度慢，对样本依赖性高等缺点；模糊控制算法作为智能 精准农业是现代农业的发展趋势口‘2]，农机自动导航 控制领域的一种控制方法，虽然在农机自动转向控制中 控制技术是精准农业的重要组成部分[3{]。实现农机自动 取得了较好的成效[12。13|，但是也存在模糊化和模糊控制 导航控制，能够降低农机驾驶员的劳动强度，使驾驶员从 方法的精度过多依赖控制规则，规则设计的好坏和规则 繁重的体力劳动中解放出来，提高农机的作业效率。 条数的多少直接影响控制效果等缺点。 转向控制是实现农机自动导航控制的关键技术之 针对农机自动转向控制中存在的问题，本文从阻尼 一和重要前提，农机自动转向控制的精度直接决定了农 比对系统的影响出发，提出了一种模糊PID变阻尼控制 方法，该方法能够在线调整反馈通道增益改变系统阻尼 机自动导航的控制精度[6。7]。陈文良等针对TN654农 机单边油缸转向的特点，设计了双通道PD自动转向控 比，使得系统输出快速稳定追踪设定值，从而满足农机自 动转向控制系统中实时性稳定性和准确性的要求。 制方法，解决了农机左右转向不对称的问题[81；D0ng等 以Deere8200为实验平台，采用非线性补偿的PID控制 1 系统结构 算法，该方法能够补偿电液式农机转向系统中的死区和 饱和现象[91；Zhu等设计了反馈神经网络模型，使用改 分布式导航控制系统结构如图1所示。 进的BP算法，达到了转向控制的目的[10【。常江雪等设 计了拖拉机模糊