基于CAN总线的分布式插秧机导航控制系统设计.PDF

第25 卷 第12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.25 No.12 88 2009 年 12 月 Transactions of the CSAE Dec. 2009 基于CAN 总线的分布式插秧机导航控制系统设计 1,2 1,2※ 1,2 1,2 胡 炼 ，罗锡文 ，张智刚 ，赵祚喜 （1．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州 510642； 2 ．华南农业大学工程学院，广州 510642 ） 摘 要：为了提高插秧机自动导航系统的可靠性，设计了一种基于CAN 总线的分布式控制系统。系统由1 个主控节点 和3 个从节点组成。主控节点采用AT91SAM9261 ARM 处理器，负责根据RTK GPS 数据和电子罗盘数据决策适当的 控制指令；3 个从节点选用C8051F040 单片机，分别实现转向控制、变速控制以及插秧机具升降控制；并根据CAN2.0 总线协议，制定了插秧机自动导航系统主从节点数据传输通信协议。控制系统在久保田 SPU－68 型插秧机上进行了道 路跟踪试验和田间作业试验，结果表明，采用基于CAN 总线的嵌入式分布式导航控制系统保证了数据实时传输，插秧 机能够自主完成路径跟踪、转向、变速以及插秧等操作。其中道路直线跟踪误差小于 0.05 m，田间作业试验直线跟踪 误差不大于0.2 m，插秧行距为30 cm，能基本满足水田插秧作业要求。 关键词：自动导航，控制，通信系统，插秧机，CAN 总线 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.12.015 中图分类号：TP242.3 ，TP29 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2009)-12-0088-05 胡 炼，罗锡文，张智刚，等. 基于CAN总线的分布式插秧机导航控制系统设计[J]. 农业工程学报，2009，25(12)： 88－92. Hu Lian, Luo Xiwen, Zhang Zhigang, et al. Design of distributed navigation control system for rice transplanters based on controller area network[J]. Transactions of the CSAE, 2009, 25( 12): 88－92. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 1 分布式嵌入式控制系统CAN总线设计 农业机械导航技术的主要功能是根据各种导航传感 久保田SPU-68 型插秧机导航系统应能按照预定的作 器信息，引导农田作业机械按照预定的作业路线精确跟 业路线精确跟踪行走，同时完成速度调节和自动插秧等 踪行走。由于计算机技术、电子通信技术和控制技术在 功能。对插秧机导航控制系统的要求包括：1）各控制单 导航中的普遍应用，对传感器、控制单元和处理器之间 元或检测单元安装在其控制或检测处附近；2 ）各个单元 的数据传输提出了新的要求，使得CAN总线在农业机械 之间应能进行多主机方式通信；3 ）每个单元应能完成规 [1-2] 定的检测、控制和反馈任务。CAN 总线是分布式控制系 导航系统中得到应用 。以往农业机械导航采用工控机 [1-9] 统的理想通信网络，其数据通信可靠性高、实时性强、 或个人计算机作为任务处理器 。个人计算机和工控机 体积较大，还需采用交流电源供电，给农业机械导航的