河蟹养殖自动作业船导航控制系统设计与测试

针对河蟹养殖过程中存在的水草清理难度大、喂料投饵不均匀、人力成本高等问题,该文设计了一种基于ARM（advanced RISC machine）和GPS/INS（global positioning system/inertial navigation system）组合导航的多功能全自动河蟹养殖作业船导航控制系统。该系统由明轮驱动船、ARM主控制器、GPS/INS组合导航装置等组成。为降低传统的基于有限目标点航道位置计算方法的复杂度并减小船体偏离航道的误差,该文提出了一种基于实时插点的航道位置计算方法,实时地解算出当前时刻的目标位置,并设计了相应的转弯及航道切换策略。针对明轮船具有非线性、大...

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Published in农业工程学报 Vol. 32; no. 11; pp. 181 - 188
Main Author 赵德安 罗吉 孙月平 洪剑青 张军
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 江苏大学电气信息工程学院，镇江 212013 2016
机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室，镇江 212013%江苏大学电气信息工程学院,镇江,212013
Subjects
Linux
养殖
导航
控制
模糊PID
河蟹养殖
组合导航
控制
导航
模糊PID
control
integrated navigation
cultivation
养殖
river crab culture
navigation
河蟹养殖
组合导航
Linux
fuzzy PID
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.026

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Summary:针对河蟹养殖过程中存在的水草清理难度大、喂料投饵不均匀、人力成本高等问题,该文设计了一种基于ARM（advanced RISC machine）和GPS/INS（global positioning system/inertial navigation system）组合导航的多功能全自动河蟹养殖作业船导航控制系统。该系统由明轮驱动船、ARM主控制器、GPS/INS组合导航装置等组成。为降低传统的基于有限目标点航道位置计算方法的复杂度并减小船体偏离航道的误差,该文提出了一种基于实时插点的航道位置计算方法,实时地解算出当前时刻的目标位置,并设计了相应的转弯及航道切换策略。针对明轮船具有非线性、大时滞、欠阻尼的运动特点,设计了基于模糊PID（proportion integration differentiation）的航向、航速双闭环运动控制算法;基于嵌入式Linux操作系统,设计了船载子系统软件,并编写了上位机监控程序对船载子系统的运行状态进行实时监控。利用河蟹养殖作业船试验平台进行了航速及自动导航试验,并对有限目标点和实时插点的航道位置计算方法的控制效果进行了对比。试验结果表明：船体速度响应较快,超调量不超过5%,稳态误差可控制在3%以内;采用有限点的航道位置计算方法时,船体在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为2.12和1.52m;采用实时插点的航道位置计算方法时,船体在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为0.36和0.09m,分别下降了83.02%和94.08%,船体的控制精度得到了全面的改善。该文可以为多功能河蟹养殖作业船的研究提供重要参考。
Bibliography:Zhao Dean, Luo Ji, Sun Yueping, Hong Jianqing, Zhang Jun （1. School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China; 2. Key Laboratory of Facility Agriculture Measurement and Control Technology and Equipment of Machinery Industry, Zhenjiang 212013, China）
11-2047/S
cultivation; navigation; control; river crab culture; integrated navigation; linux; fuzzy PID
In China, the current river crab culture mainly depends on human labor, which brings some problems such as aquatic plant cleaning difficulty, nonuniform feeding and high labor cost. In order to solve the problems above, this paper proposed a multi-functional automatic river crab culture operation boat based on ARM（advanced RISC machine） and GPS/INS（global positioning system/inertial navigation system） integrated navigation. The system was mainly composed of ARM controller, GPS/INS integrated navigation devices, GPRS（general packet radio service） communication device, aquatic plant cleaning device, automatic feeding devic
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.026