基于电动方向盘的拖拉机自动导航转向控制方法

为提高轮式拖拉机自动导航过程中转向控制的精度与稳定性,该研究以雷沃欧豹M704-2H拖拉机作为试验平台,采用电动方向盘作为转向执行机构,分析转向机械间隙对控制精度的影响,针对转向间隙特性设计转向控制算法。首先,为了获得准确的转向角,利用GNSS(global navigation satellite system)与二轮车模型快速标定虚拟轮转角,标定结果表明:虚拟轮转角的最大误差为1.3°,平均误差为0.11°。然后,对转向系统的机械间隙进行分析,设计一种带有间隙补偿的模糊PD(proportional derivative)转向控制算法,并在Simulink中验证算法的可行性。实车试验结果表明,该算法跟踪方波转角信号的响应时间为1.1 s,最大稳态误差为0.65°,平均稳态绝对误差为0.132°。跟踪正弦波转角信号的平均延时为0.5 s,最大误差为1.91°,平均绝对误差为1.09°。与无间隙补偿算法相比,有间隙补偿算法跟踪方波信号最大稳态误差减小了0.022°,平均稳态绝对误差减少了0.112°,角度误差在±0.2°内的时间提升了71%;跟踪正弦波信号最大误差减小了0.68°,平均绝对误差减小0.23°。田间直线导航转向控制试验结果表明,转角跟踪的绝对平均误差为0.61°,最大跟踪误差为2.82°,转向控制跟踪精度较高,稳定性好,满足导航作业需求。

中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

智慧农业是现代农业的发展方向,无人农场是实现智慧农业的重要途径。为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用,华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究,包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术;土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术;农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术;农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术。2020年在广东增城创建全球首个无人农场,实现了五大功能,包括耕种管收生产环节全覆盖,机库田间转移作业全自动,自动避障异况停车保安全,作物生产过程实时全监控,智能决策精准作业全无人。取得了显著的经济、社会和生态效益,2021年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm^(2),比当地的平均产量高32%;2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到17988 kg/hm^(2),说明了人不下田也能种地,也能种好地。截至2023年11月,在国内15个省启动了30个无人农场的建设,包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物,实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力,为解决“谁来种地”和“如何种地”提供了重要途径。

钠基纳米流体中钠原子吸附行为特性模拟计算

钠基纳米流体利用过渡金属纳米颗粒吸附钠原子的性质,有效降低了钠原子的反应性,进而有效抑制钠火及钠水事故严重性,但目前相关吸附行为及规律尚不明确。研究基于密度泛函理论和电子结构分析,计算分析了钛、铁和铜纳米团簇(TM_(n),TM=Ti、Fe、Cu,n=2~13)及其与钠原子间形成复合物(Na-TM_(n))的结构和性质,分析了TM_(n)的稳定性以及其与Na原子间相互作用。结果表明,Ti_(n)具有最高的稳定性,但其吸附钠原子的能力低于Fe_(n)和Cu_(n)。钠原子主要通过范德华作用吸附于TM_(n)表面,且两者间的电荷转移行为使得TM_(n)带负电荷。

基于ARMAX-KF与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法

为了解决传统农机导航系统中前轮转角测量传感器不易安装、维护困难以及转角估计不准确等问题,本文提出了一种基于受控自回归滑动平均模型和卡尔曼滤波器的组合模型(Auto-regressive moving average with exogenous input-Kalman filter,ARMAX-KF)与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法。首先,利用Hammerstein非线性系统对拖拉机的转向系统建模,并采用递归最小二乘法(Recursive least squares method,RLS)将其辨识为ARMAX模型;其次,对后轮轴中心接地点速度进行杆臂误差补偿;最后,提出了ARMAX-KF方法,利用卡尔曼滤波器的校正特性,以拖拉机的运动学转角作为观测值,修正ARMAX模型预测的转角速度积分值,从而估计拖拉机的前轮转角。在速度杆臂补偿测量方法试验验证中,补偿后运动学转角平均绝对误差为1.110°,标准差为1.727°,相比补偿前分别减少61.13%和31.55%;在动态转角试验中,ARMAX模型预测的转角速度标准差为2.439(°)/s,相比采用固定传动比方法误差减少56.58%;采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计绝对平均误差为0.649°,标准差为0.371°,相比采用固定传动比和卡尔曼滤波器的方法分别减少56.9%和78.82%;在直线导航跟踪试验中,采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计标准差为0.649°,本文提出的方法提高了转角估计精度和农机导航作业质量。

基于B样条优化的改进纯追踪农机导航曲线跟踪方法

针对驾驶农机采样路径平滑性对跟踪效果的影响和曲线路径变曲率特性导致跟踪适应性较低的问题,提出了一种基于B样条路径优化的积分补偿模糊纯追踪控制方法。首先采用B样条插值方法平滑优化采样路径信息;再基于行驶规律分析农机曲率与作业速度对跟踪控制的相互作用关系,设计了模糊调整前视距离的纯追踪控制方法,该方法根据前期试验结果采用拖拉机速度和前视路径平均曲率模糊整定纯追踪前视距离,同时采用跟踪横向偏差设计前轮转角积分补偿,减小稳态误差。设计构建了曲线跟踪Simulink仿真模型并进行了仿真试验。仿真结果表明,改进方法的平均绝对横向偏差均值和最大绝对横向偏差均值相较于传统纯追踪控制方法降低4.8%和7.1%。进行了拖拉机田间正弦曲线跟踪试验,插值路径对比试验结果表明,路径插值后跟踪误差较插值前降低75.9%。控制算法对比试验结果表明,拖拉机以速度1.0、1.5、2.5 m/s跟踪不同幅值正弦曲线路径时,采用改进纯追踪方法平均绝对横向偏差均值分别降低36.80%、62.50%和61.03%,标准差均值分别降低27.8%、24.0%和46.3%。最后跟踪田间随机采样路径,当速度为2.5 m/s时,横向偏差标准差为0.06 m。本文方法有效提高了农机曲线路径跟踪精度,满足需要曲线作业的农业生产需求。

星基辅助农机自动驾驶系统应用现状与前景分析

一、国内外研究现状支持星基增强定位的基础设施主要包括空间星座和地面观测站两个部分。在空间星座方面,GEO卫星是主体,它搭载卫星导航增强信号转发器实现差分信号传输,不再依托地面4G/5G网络;在地面观测站方面,GNSS基准站是主体,它对导航卫星进行监测,获得原始定位数据,并送至中央处理设施,计算得到各个卫星的各项误差改正信息,发给GEO卫星播发给用户终端,终端解算得到高精度定位结果。

基于Kalman滤波和纯追踪模型的农业机械导航控制

以KUBOTA SPU-68水田插秧机为试验平台,以RTK-DGPS为主要导航方式,辅以航向姿态参考系统AHRS500GA-227,研究提高农业机械导航控制精度的方法。在重点对GPS倾斜误差校正的基础上,设计了Kalman滤波器对定位数据进行平滑处理,同时实现磁航向传感器偏移误差的在线辨识与航向校正。采用纯追踪模型实现农业机械直线跟踪控制,基于ITAE优化准则,仿真研究了最佳前视距离的确定方法。试验结果表明:GPS倾斜误差校正和Kalman滤波后的导航参数可以更真实地反映插秧机水田实际运动状态;纯追踪模型可以用于插秧机田间作业直线导航,当行进速度0.6 m/s时,直线跟踪最大误差小于0.17 m,平均误差小于0.02 m。

久保田插秧机的GPS导航控制系统设计

将计算机技术、传感器技术、GPS技术和数据通讯技术等集成和融合,在久保田插秧机上开发了基于DGPS和电子罗盘的导航控制系统。论述了导航控制系统的结构和工作原理,提出了一种利用航向跟踪实现路径跟踪的控制方法。仿真和试验结果表明,该控制方法简单有效,导航控制系统可以控制插秧机按预定的路线行走。速度为0.75m/s,直线路径跟踪时,平均误差0.04m,最大误差0.13m;速度为0.33m/s,圆曲线路径跟踪时,平均误差0.04m,最大误差0.087m。

轮式农业机械自动转向控制系统研究

以日本久保田SPU-60型插秧机为对象进行轮式农业机械自动转向控制研究,提出了基于速度的自适应PD控制方法,利用航向偏差作为控制器输入,控制器可根据插秧机行进速度在线调整其PD参数,进而输出前轮期望偏角。仿真和试验结果表明,该方法可以较好地适应农业机械作业速度的变化,提高其转向的快速响应特性和稳定性,航向跟踪效果好。该研究为进一步开展轮式农业机械自动导航控制研究提供了依据。

4种DGPS模块动态定位精度测试与分析

采用RTK-DGPS为参照,对GARMIN GPS15L、Ublox LEA-4S、Gstar GS-87和Gstar GS-89m-J共4种DGPS模块在单机模式、地面伪距差分模式和卫星差分模式下的动态定位精度进行了测试和分析.结果表明:(1)对于GARMIN GPS15L和Ublox LEA-4S,单机定位精度为米级,使用地面伪距差分定位可分别提高动态定位精度20%和87%;(2)总体上看,DGPS模块的地面伪距差分定位精度优于卫星差分定位,卫星差分定位精度优于单机定位;(3)在视野狭窄地段,无论单机定位、伪距差分定位还是卫星差分定位,动态定位精度都受到一定影响,和视野开阔地段相比,精度明显下降.

拖拉机自动驾驶转向轮角检测方法

以雷沃M904-D型轮式拖拉机为研究平台,采用WYH-3型无触点角度传感器,研究了轮式拖拉机转向轮角的标定和检测方法。介绍了拖拉机转向轮角度传感器的安装方法;采用带标度的转盘标定了角度传感器与拖拉机转向轮角之间的关系,标定结果表明,两者线性关系显著,相关系数超过0. 99。对轮角测试中存在的误差进行分析,提出基于最小二乘原理的转向轮角零位偏差估计方法,以估计车轮相对零位偏差。路径跟踪试验结果表明,其横向跟踪偏差的绝对值极值为2. 74 cm,偏差绝对值的平均值为0. 49 cm,标准差为0. 58 cm。提出的轮式拖拉机转向轮角测量模型在路径跟踪控制应用中表现出较好的效果,验证了转向轮角测试方案的可行性与准确性。

智能电网调度发电计划体系架构及关键技术

研究智能电网调度发电计划的内涵和外延,探讨智能电网调度发电计划的发展方向;结合电网调度运行现状和实际需求,构建了智能电网调度发电计划的体系框架,研究相关的关键技术,设计了全新的智能电网调度发电计划一体化协作模式、流程和方法。以期为全面提高驾驭大电网的能力,提升电网的安全、经济运行水平,推进统一坚强智能电网调度体系的建设提供参考。

农业机械导航中的航向角度估计算法

研究农业机械航向角度的动态测量与估计方法,对其导航定位和导航控制具有重要意义。该文以日本久保田插秧机为研究对象,采用HMR3000电子罗盘和ADXRS300微机械陀螺仪组合进行农业机械航向角度动态测试的研究。提出了基于协方差函数的加窗估计算法,用于在线估计电子罗盘和微机械陀螺的测量方差。在此基础上,提出利用自适应加权融合算法,融合电子罗盘和微机械陀螺信息,实现农业机械航向角度的动态测试与精确估计。试验结果表明,所提出的自适应加权融合估计算法适用于农业机械动态条件下的航向角度测试,具有良好的抗干扰能力,可以平滑和滤除测试噪声,为导航控制提供更为精确和可靠的航向角度估计数据且经济性较好。

适用于SGT320E型三轴多功能转台的多串口数据同步采集

SGT320E型三轴多功能转台是进行惯性传感器标定、惯性测量单元(IMU)和姿态航向参考系统(AHRS)性能测试的重要平台;实现三轴多功能转台和待测负载设备的测试数据同步采集,是使用三轴多功能转台面临的关键问题之一;基于同步脉冲机制,提出了转台与待测负载的数据同步输出的3种方法;在对多线程串口通讯CSerialPort类进行改进的基础上,使用Microsoft Visual Studio2005集成开发环境,开发了多串口数据同步采集软件程序;以XSENS公司生产的MTi微型姿态航向参考系统作为待测负载设备,综合运用信号发生器、USB转多串口设备和笔记本电脑,在三轴多功能转台上开展了系统测试;在同步脉冲信号频率为10Hz时,软件程序采集得到的4路各6 156个数据保持了严格的时间同步,这表明所提出的多串口数据同步采集方法适用于SGT320E型三轴多功能转台和待测负载设备的测试。

基于网络体育信息传播下的问题分析

网络体育媒体的快节奏传播满足了大众需求,然而在传播过程中出现了不利因素,运用传播学理论方法,站在社会学的角度,分析在网络体育信息传播下的问题,结果发现,在体育信息传播过程中出现文化冲突、伦理丧失等问题,在面临着网络信任危机前,积极提出解决问题途径,提高网络媒体社会责任感。

水煤浆与其它燃料的火焰特性的比较研究

在开发和设计水煤浆锅炉的基础上 ,对水煤浆的燃烧特性和火焰特性作了深入地探讨 ,并把水煤浆跟常用的煤粉、重油、天然气 3种常用锅炉燃料的燃烧特性进行了比较 ,同时分析了同一锅炉在燃用不同燃料时出现的不同辐射特性的原因。研究结果对水煤浆锅炉的开发与设计提供了可靠的理论依据。

我国农业机械自动驾驶系统研究进展

农业机械自动驾驶系统是精准农业的重要支撑技术之一,集成了多种传感器与变量作业装置,助力精准农业生产降成本和增产增收,经济效益和社会效益显著。中国自2001年起对农机自动驾驶系统开展了研究,取得了一系列重大研究成果。国产农机自动驾驶系统自2010年进入市场,在降成本的同时保证了作业性能指标,摆脱了对国外进口产品的依赖。介绍了中国在农机导航定位与环境感知技术、路径跟踪控制技术、电控液压转向技术、高压共轨柴油发动机燃油电喷技术、动力换档技术、电液悬挂控制技术等方面取得的最新进展,这些研究成果为农机自动驾驶系统的研发提供了重要的技术支持。作者还提出,基于ISO11783的总线标准可实现农机自动驾驶系统的有效集成,建议进一步规范ISO11783农业机械自动驾驶系统的应用层通讯协议、线控接口和性能要求。

数字图书馆读者信息挖掘系统构架的建设

本文设计了数字图书馆读者信息挖掘系统构架平台,介绍了信息域的概念及构成,阐述了基本的创建、组织、利用和修正的方法,力求建立统一的数据挖掘知识格式,实现各挖掘系统共享知识成果。

网络体育信息传播及其诸多失范问题研究

网络体育信息传播技术作为时代发展的产物,与人们的生活越来越紧密的结合在一起。运用文献资料法、调查法等研究方法,依托传播学应用原理,从网络体育信息传播的概念入手,探讨了网络体育信息传播的内涵、模式、特征及其传播过程中的诸多失范问题。研究结果显示:网络体育信息在其传播过程中出现了主观色彩、道德沦丧、模式单一、传播泛滥等问题,并在此基础上提出了相应的解决策略。旨在为未来网络体育信息传播提供更高层次的借鉴,提高网络媒体社会责任感,构建文明的网络体育信息传播环境提供有益参考。

全燃和掺燃高炉煤气炉的比较研究

由于高炉煤气中含有大量的惰性气体 ,可燃成分少 ,发热值低 ,燃料产物的体积流量大 ,因而使大容量高压燃煤气锅炉各受热面的传热特性与燃煤锅炉相比发生很大的变化。针对 5 0MW高压锅炉全燃和掺燃高炉煤气2种炉型的特点进行了详细的分析讨论 ,并与燃煤锅炉进行了比较研究 ,阐述了燃用高炉煤气锅炉的热工参数、传热特性以及受热面布置的特点 ,为研究和设计燃用高炉煤气炉提供了可靠的实践数据和理论依据。