基于MPC的插秧机路径跟踪控制算法研究

摘要：

针对国内自动驾驶插秧机路径跟踪精度不高的现象,提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法.将建立的非线性插秧机运动学模型进行线性化和离散化处理,并基于此模型进行模型预测路径跟踪控制;建立以控制增量为状态量的目标函数;考虑系统控制量和控制增量的约束条件,将目标函数求解转为带约束的二次规划问题;采用内点法进行求解,将所得控制序列第一个元素作用于系统,并且不断重复以上过程实现最优控制.在MATLAB/Simulink环境下,搭建上述模型预测控制器系统仿真,并与路径跟踪效果良好的Stanley控制算法对比,结果表明,上述模型预测控制器优于Stanley控制算法.采用卫星信号接收机、电动方向盘和转角传感器,改造井关PZ60型插秧机,搭建插秧机自动驾驶试验平台,进行田间试验,试验结果表明,基于线性时变模型预测控制器能够使自动驾驶插秧机车速1m/s时,有效进行路径跟踪,直线段跟踪误差最大2.02 cm,满足插秧机自动驾驶路径跟踪精度要求.

关键词：插秧机、自动驾驶、模型预测控制、MATLAB/Simulink、路径跟踪

所属期刊栏目：43

分类号：S223.91(农业机械及农具)

资助基金：山东省重点研发计划项目;山东省高等学校科技计划项目;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：173-178