北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验 - 农业工程学报.pdf

第 33 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.12 178 2017 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2017 农业信息与电气技术 北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验 丁幼春，詹 鹏，周雅文，杨军强，张闻宇，朱 凯 （华中农业大学工学院，武汉 430070 ） 摘 要：针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题，设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动 控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息（包 括位置、航向、速度、转向角）作为运动控制器的输入，通过构建的横向纠偏模糊控制器和纵向定速 PID （proportion integration differentiation ）控制器，实现行走过程中的横向纠偏和纵向定速行走。为获取更准确的位置信息，采用3 个低 精度北斗定位模块以边长 1 m 的等边三角形方式放置对数据求均值得到中心点定位数据的方法，将北斗接收模块的平均 静态定位精度从 2.06 m 提高到了 1.50 m，动态定位精度提高到 0.78 m 以内。信息采集平台田间试验结果表明：车体系统 能按照规划的路径行走，在设定速度 0.4 m/s 时，纵向速度稳态误差小于 7%，在外界扰动下响应调节时间小于 3 s；以相 同的速度行驶，初始横向偏距分别为 1.4、2.0 和 2.5 m 时，稳定跟踪需要的时间分别为 11、15 和 25 s 且稳定跟踪后最大 横向偏距在 0.31 m 以内，满足农业田间信息采集的需要。该控制系统实现了信息采集平台在田间的定速直线跟踪和稳定 行走，为其高效智能化作业提供了技术参考。 关键词：农业机械；控制系统；导航；田间信息采集平台；运动控制器；定位精度；直线跟踪 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.023 中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-12-0178-08 丁幼春，詹 鹏，周雅文，杨军强，张闻宇，朱 凯. 北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验[J]. 农业工程 学报，2017，33(12)：178－185. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.023 Ding Youchun, Zhan Peng, Zhou Yawen, Yang Junqiang, Zhang Wenyu, Zhu Kai. Design and experiment of motion controller for information collection platform in field with Beidou positioning [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(12): 178 －185. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.023 罗盘的状态信息，通过 CAN-Bus 控制电机从而控制机器 0 引 言  人四个轮子的转动，试验结果表明横向跟踪精度在厘米 随着精准农业技术的不断发展，农业机