拖拉机机组无人作业协同控制系统设计与试验

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作   者：

杨洋;  查家翼;  李延凯;  王韦韦;  许良元;  陈黎卿; 

作者机构：

安徽农业大学工学院; 

关键词：

无人作业;  协同控制;  路径跟踪;  拖拉机机组;  路径规划; 

期刊名称：

农业机械学报

i s s n：

1000-1298

年卷期：

2022 年 53 卷 002 期

页   码：

421-429

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.