農用拖拉機自動導航的非線性控制算法研究.pdf

1、推進農業(yè)現(xiàn)代化建設，對于輻射引領傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代化農業(yè)轉型具有重要的意義。農用拖拉機作為實現(xiàn)各種農業(yè)機械化作業(yè)的主要平臺，其自動導航技術正越來越受到關注。農用拖拉機自動導航技術的應用，可提高作業(yè)精度、生產效率，所以對于農用拖拉機自動導航技術的研究具有深遠的意義。在導航控制中，除了要準確把握車輛的當前位姿信息以外，還需要對車輛的轉向進行精準控制。轉向控制的研究是要實現(xiàn)拖拉機在不同負載和路況等條件下沿著導航路徑準確地行駛，主要任務就是設計適合

2、的路徑跟蹤控制器。由于農用拖拉機作業(yè)環(huán)境的復雜多變，因此考慮各種影響拖拉機運動的因素設計適合的控制器非常關鍵。
　　本文主要研究了農用拖拉機直線導航的控制器設計，根據(jù)評價直線導航系統(tǒng)性能好壞的幾個重要性能指標設計了相關導航控制器，具體研究內容如下:
　　(1)對農用拖拉機自動導航研究的背景意義以及研究方向進行了闡述，并確定了本課題研究的主要內容為農用拖拉機直線導航控制器的設計。
　　(2)設計了農用拖拉機直線導航的飽和

3、控制器。首先，建立了農用拖拉機直線導航系統(tǒng)的運動學模型。其次，基于建立的數(shù)學模型，設計了線性鎮(zhèn)定控制器，然后結合飽和函數(shù)構造了一種新的飽和控制器，并證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，數(shù)值仿真驗證了該算法的有效性，從而為農用拖拉機導航中普遍存在的輸入飽和問題提供了一種有效的解決方法。
　　(3)設計了農用拖拉機直線導航的復合控制器。首先，將系統(tǒng)的外部擾動和內部不確定看做系統(tǒng)的集總擾動，建立新的運動學模型。其次，運用擾動觀測器觀測出系統(tǒng)的

4、集總擾動，并將觀測值作為前饋量補償給輸入端。進而，結合基于反饋控制器和擾動補償量構成由前饋和反饋組成的復合控制器。最后，仿真結果驗證了該算法的有效性，且表明該控制方法同時兼顧了目標跟蹤的快速性和魯棒性。
　　(4)設計了農用拖拉機直線導航的有限時間控制器。首先，在沒有考慮集總擾動的情況下，設計有限時間飽和控制器。在此基礎上，利用積分滑模技術設計魯棒控制器鎮(zhèn)定集總擾動情況下的直線跟蹤控制系統(tǒng)。最后，基于滑模擾動觀測器對集總擾動進行估