溫室電磁誘導(dǎo)式移動(dòng)平臺(tái)壟間行走跟蹤控制.pdf

1、在狹小空間內(nèi)的行走控制是設(shè)施園藝智能移動(dòng)機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)。基于溫室壟間結(jié)構(gòu)特征，本文設(shè)計(jì)了一種電磁誘導(dǎo)式移動(dòng)平臺(tái)，構(gòu)建一種自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID行走控制算法，實(shí)現(xiàn)該移動(dòng)平臺(tái)壟間直線行走和壟頭直角轉(zhuǎn)向控制，結(jié)合ADAMS與MATLAB對該控制算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為有效實(shí)現(xiàn)該控制算法，基于SmartARM2200開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了電磁誘導(dǎo)式移動(dòng)平臺(tái)行走控制系統(tǒng)硬件;在Labview平臺(tái)上開發(fā)上位機(jī)控制程序，在江蘇大學(xué)溫室進(jìn)行了壟間行走

2、測試實(shí)驗(yàn)。
　　(1)針對移動(dòng)平臺(tái)行走機(jī)構(gòu)性能指標(biāo)，采用履帶式和輪式組合的行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其壟間直線行走和壟頭轉(zhuǎn)向。為擴(kuò)寬平臺(tái)垂直作業(yè)的范圍，為其設(shè)計(jì)升降裝置，提出基于SmartARM2200硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電磁導(dǎo)引式移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)方案，結(jié)合PID和自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建路徑跟蹤復(fù)合控制器，分析了移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　(2)對移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)路徑糾偏控制器，采用PID設(shè)計(jì)速度控制

3、器，并對PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步基于PID控制構(gòu)建壟頭直角轉(zhuǎn)向控制器。在ADAMS內(nèi)構(gòu)建移動(dòng)平臺(tái)三維幾何模型與行走路面，在MATLAB/Simulink中搭建移動(dòng)平臺(tái)仿真控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)ADAMS與MATLAB可視化聯(lián)合仿真，結(jié)果表明:在路面干擾和信號(hào)延遲下，當(dāng)行駛速度為1m/s，直線跟蹤平均偏差為0.3cm，最大跟蹤偏差小于1.2cm;當(dāng)以速度大小為0.5m/s壟頭直角轉(zhuǎn)向時(shí)，偏離轉(zhuǎn)向點(diǎn)的最大偏差約為2.5cm，驗(yàn)證該控制器可行與有效

4、。
　　(3)基于SmartARM2200開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了行走控制系統(tǒng)硬件，主要包括接口板、信號(hào)采集處理板、電磁感應(yīng)傳感器、信號(hào)發(fā)生器和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。其軟件部分是在μC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)上編制完成。
　　(4)為獲取控制算法實(shí)驗(yàn)所需的導(dǎo)航參數(shù)，通過移動(dòng)平臺(tái)前后所安裝傳感器檢測的電壓偏差，建立與橫向偏差和航向偏差兩者之間的關(guān)系，提取導(dǎo)航參數(shù)。基于Labview與MATLAB/Simulink之間的數(shù)據(jù)連接構(gòu)建上位機(jī)控制

5、界面，根據(jù)ARM與Labview之間的串口通信實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)信息的交換;在江蘇大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行了壟間行走測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明:在壟間寬為80cm的水泥壟道路面，當(dāng)速度1 m/s時(shí)，5m內(nèi)直線跟蹤航向偏差小于0.8°，橫向偏差小于1.1cm，行走距離誤差約為0.08m，平均行走距離誤差約為0.016m;在壟間寬為65cm的柔性壟道路面，當(dāng)速度1m/s時(shí)，3m內(nèi)直線跟蹤航向偏差小于1°，橫向偏差小于1.5cm，行走距離誤差為0.09m，平均