基于Bezier曲线优化的农机自动驾驶避障控制方法

S24; 动力换挡拖拉机的产生促进农机自动驾驶向着无人化方向发展,农机的自动避障成为需要解决的关键问题.该文针对最短切线路径曲线曲率不连续、跟踪控制精度差及农机运动模型精度低等缺点,采用三阶Bezi-er曲线优化法形成连续平滑农机避障路径,通过链式控制理论建立农机运动线性控制模型,利用PI控制器进行转角补偿,并进行了控制方法的仿真和犁耕作业试验.仿真结果表明:农机行驶的航向误差角在-0.06~0.06 rad,横向位置误差小于13 cm,前轮转向角变化平缓,没有显著突变,说明该方法控制精度较高,农机能够按预设轨迹行驶.犁耕作业试验结果表明:Bezier曲线部分的避障精度为5.21 cm,曲线路...

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Published in农业工程学报 Vol. 35; no. 19; pp. 82 - 88
Main Authors 奚小波, 史扬杰, 单翔, 张琦, 金亦富, 龚俊杰, 张剑峰, 张瑞宏
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 扬州大学机械工程学院/扬州大学江苏省现代农机农艺融合技术工程中心,扬州,225127%扬州大学机械工程学院/扬州大学江苏省现代农机农艺融合技术工程中心,扬州225127 01.10.2019
南京沃杨机械科技有限公司,南京211200
Subjects
agricultural machinery
自动驾驶
obstacle avoidance
bezier curve
motion planning
automatic drive
Bezier曲线
运动规化
农业机械
避障
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.010

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Summary:S24; 动力换挡拖拉机的产生促进农机自动驾驶向着无人化方向发展,农机的自动避障成为需要解决的关键问题.该文针对最短切线路径曲线曲率不连续、跟踪控制精度差及农机运动模型精度低等缺点,采用三阶Bezi-er曲线优化法形成连续平滑农机避障路径,通过链式控制理论建立农机运动线性控制模型,利用PI控制器进行转角补偿,并进行了控制方法的仿真和犁耕作业试验.仿真结果表明:农机行驶的航向误差角在-0.06~0.06 rad,横向位置误差小于13 cm,前轮转向角变化平缓,没有显著突变,说明该方法控制精度较高,农机能够按预设轨迹行驶.犁耕作业试验结果表明:Bezier曲线部分的避障精度为5.21 cm,曲线路径的跟踪控制效果较好;避障后农机继续沿直线行驶的精度为1.98 cm,说明该方法可保证农机在避障后恢复直线自动驾驶.研究结果表明,该避障路径控制方法在不平整犁耕地中具有较好的鲁棒性和适应性,可满足拖拉机作业的避障要求.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.010