拖拉机机组无人作业协同控制系统设计与试验

摘要：

为提高拖拉机作业机组无人作业的智能化水平,实现机组横向运动、纵向运动和机具提升作业的协同控制,设计了无人作业协同控制系统.以播种作业机组为研究对象,将拖拉机机组无人作业协同控制系统划分为规划层、决策层和执行层.规划层结合播种农艺要求和机组运动学特性,采用经/纬度坐标规划作业路径,为了同时满足直线作业区域与转向曲线区域的路径跟踪,提出自适应预瞄路径跟踪控制算法.决策层制定了拖拉机机组无人作业联合控制策略,实现拖拉机-播种机联合作业精准控制.执行层对拖拉机转向机构、机具提升机构、油门踏板、制动器、离合器等机构进行硬件线控设计.在此基础上,分别开展无人播种作业仿真与田间试验,仿真结果验证了拖拉机播种机组无人作业协同控制系统的可行性.田间试验表明:拖拉机转向器、油门踏板、离合器、制动器、机具提升机构严格根据规划层与决策层制定的控制指令协同动作.试验过程车轮转向平均误差0.45°,直线段横向误差均值为0.035 m,转向段横向误差最大值为0.11m;机具提升响应时间为1.2s、机具提升转角超调量小于1.5°;油门踏板、制动器、离合器均根据决策指令完成操纵动作.无人作业协同控制系统满足拖拉机机组无人作业的需求,可为无人农场提供技术支撑.

关键词：拖拉机机组;无人作业;路径规划;路径跟踪;协同控制

所属期刊栏目：53

分类号：TP274.2;S24(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;安徽高校协同创新项目

在线出版日期：2022-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：421-429