基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法研究

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立联合仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法的车辆作业转弯时横向偏差可控制在0.45m之内,实际行走路径与预设路径基本吻合,较加入预瞄模块的PID控制算法控制精度得到提高,满足自动驾驶农机路径跟踪精度及实时性的需求,可为农机路径跟踪控制的研究提供参考。

基于栅格法的农业机器人路径规划方法研究

智能农业机器人是无人农场实现机器完全替换人工劳动的重要一环,而路径规划是农业机器人的重要关键技术。为此,针对农田特殊作业环境及农艺要求,提出了农业机器人全局路径规划方法和局部最优规划方法。阐述了农田全覆盖路径规划思想,设计了基于神经元激励网络法的全覆盖路径规划方法和基于Dijkstra算法的局部最优路径规划方法。通过MatLab仿真试验验证路径规划方法的可行性,建立栅格地图,并随机设置障碍物信息模拟实际作业环境。研究结果表明:生物激励与神经元激励两种规划方法覆盖完成率均为100%,路径长度与转弯次数两者相差不大,但神经元激励法的路径重复率5.49%远远小于生物激励法的12.66%;基于神经元激励网络法的全覆盖路径规划方法比生物激励网络法的全覆盖路径规划方法重耕率更低,可实现农田地块大规模覆盖作业;基于Dijkstra算法的局部最优路径规划方法可针对不同复杂程度的障碍物地图实现自主最优路径规划。

基于语义分割的中后期玉米行间路径导航线检测

中后期玉米行间路径存在光照不足、遮挡等因素的干扰,不利于农业机器人自主作业时导航线的检测。针对此问题,本文提出一种基于改进Fast-SCNN语义分割模型的中后期玉米行间路径导航线检测算法。首先,针对目前路径语义分割模型在中后期玉米环境下边缘分割不够准确的问题,提出一种Edge-FastSCNN模型,在模型分支中引入本文提出的边缘提取模块(Edge extraction module,EEM)以获取准确的路径边界信息,并在模型中引入空间金字塔池化(Atrous spatial pyramid pooling,ASPP)模块以融合图像边界信息和深层特征。然后,基于模型预测的行间路径掩码,通过像素扫描法检测路径掩码左右边界点,通过加权平均法求得路径掩码中点。最终利用最小二乘法拟合导航线,实现中后期玉米行间路径导航线的检测。为验证所提出方法的性能,基于中后期玉米正常光照无遮挡、光照不足、阴影、杂草遮挡、叶片遮挡等5种环境,进行了模型性能对比实验和导航线检测实验。实验结果表明,模型平均交并比为97.90%,平均像素准确率为98.84%,准确率为99.39%,推理速度为63.0 f/s;模型在上述5种环境下的平均交并比为96.93%~98.01%,平均像素准确率为98.33%~99.03%,准确率为98.53%~99.12%;预测导航线与真实导航线在上述5种环境下的航向角偏差平均值为1.15°~3.16°,平均像素横向距离为1.89~3.41像素;导航线检测算法的单帧图像平均处理时间为90.04 ms。因此,本文提出的导航线检测算法满足中后期玉米行间路径导航任务的准确性和实时性要求。

改性聚酰胺-胺破乳剂的合成及破乳性能的研究

以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料,合成0.5-3.0代（G）聚酰胺-胺树枝状大分子中间体,并对端基进行季铵化改性。考察不同条件下改性聚酰胺-胺破乳剂对O/W型模拟含油污水的破乳除油性能。结果表明,随着支代化、破乳时间、破乳浓度增加破乳剂的破乳性能随之提高。在40℃、90 min、添加量为120 mg/L时,3.0G M-PAMAM破乳除油率超过85%。

一种基于折反射相机的客车全景环视系统

针对大客车体积大、盲区多,全景环视技术在客车上的应用较少且不成熟这一现状,开展大客车的全景环视技术研究,在嵌入式平台上实现了全景环视系统.同时,为解决大客车全景环视系统对标定设备和标定场地要求复杂、标定时间长的问题,提出了一种在折反射鱼眼相机模型基础上,加入标定棋盘平面与地面的映射,采用抬高的棋盘进行计算标定的方法.实验证明,该系统全景环视效果良好、标定过程简单快速、适合推广应用.

基于CAN总线的整车管理系统硬件设计

CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络 ,目前已经在国外汽车的电器网络中得到了广泛的应用。提出了一种基于 CAN总线的整车管理系统的硬件设计方案 ,重点对系统的总体结构、车身控制系统 CAN总线的节点设置、节点及中央控制与 CAN总线的接口电路进行了设计。

基于嵌入式实时操作系统的寻线机器人设计

针对寻线机器人控制的实时性、非线性要求,提出一种基于嵌入式实时操作系统和模糊控制算法的寻线机器人系统设计方案,包括使用μC/OS-Ⅱ内核进行任务的管理与调度,位置和速度双输入的转向角度模糊控制,基于地图和光电传感器的信息融合导航等。实验结果表明,寻线机器人在多种速度和路况下均能稳定行驶。

基于模型预测的插秧机路径跟踪控制算法

为了提高自动驾驶插秧机路径跟踪更高频的控制,本文提出一种基于模型预测的路径跟踪控制方法。以模型预测算法为基础设计自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型、线性化运动学方程、制定约束量,实现以当前状态量p=(x,y,θ)预测下一时刻的车辆状态,控制自动驾驶插秧机沿参考路径行走。通过在Matlab中建立仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:直线路径跟踪横向偏差小于0.02 m,航向偏差小于0.08°,曲线路径横向偏差平均值为0.022 m、航向偏差平均值为0.699°,可用于实车试验。另外,以水稻插秧机为试验平台,通过设置不同车速验证算法的鲁棒性,直线路径跟踪平均横向、航向偏差分别为0.021 m、6.187°,曲线路径跟踪平均横向、航向偏差分别为0.450 m、10.107°,可满足自动驾驶插秧机路径跟踪精度及实时性需求,为农机路径跟踪控制研究提供了参考。

一种寻线机器人实时控制系统的研究

针对寻线机器人实时控制的要求,提出了一种基于嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ和有限状态机相结合的寻线机器人系统设计方案。本方案以Renesas公司的H8/3048F-ONE型单片机为硬件核心,使用uC/OS-Ⅱ内核进行任务的管理与调度,并采用有限状态机的系统分析和程序设计方法设计了逻辑控制任务。行驶首圈采用光电传感器导航,同时生成路径地图;次圈及其以后采用基于地图和光电传感器的信息融合导航方法。实验结果表明,系统生成地图与实际路径地图吻合性好,24米路径次圈行驶的时间均比首圈少2-4s。系统在实时性、稳定性、可移植性和可扩展性等方面,更能满足寻线机器人发展的需要。

拖拉机电液悬挂系统模糊PID自适应控制方法

将模糊PID自适应控制方法应用到拖拉机电液悬挂系统控制中。根据系统特性,设计了模糊PID自适应控制器,建立了电液悬挂系统模型,并与普通PID控制方法进行了牵引力控制、位置控制性能仿真分析。搭建了试验台对电液悬挂系统进行田间试验。试验结果表明,采用模糊PID自适应控制以后,电液悬挂系统设定耕深由0.1 m阶跃至0.3 m时,系统过渡过程时间为4 s,无超调量;设定牵引力由3 kN阶跃至7 kN时,系统过渡过程时间为5 s,系统超调量为25%。

适应驾驶员特性的汽车追尾报警-避撞算法研究

论文通过真实道路试验获得乘用车驾驶员特性试验数据,得到不同类型驾驶员跟车行为特性参数,提出了适应驾驶员特性的基于避撞时间TTC(Time to Collision)的报警算法,确定了报警-避撞启动逻辑,并且根据驾驶员异常行为的试验数据统计得到报警-避撞阈值。试验结果表明,所提出的追尾报警-避撞算法能够体现不同类型的驾驶员特性,有效提高汽车追尾报警-避撞系统的可接受性。

大功率拖拉机电液提升器比例下降阀仿真与优化

为改善液压系统响应特性,提高控制精度,基于状态空间法,建立了大功率拖拉机电液提升器比例下降阀的动态数学模型及仿真模型,在Matlab/Simulink中进行仿真及参数优化设计,选用四阶龙格库塔算法,得到阀结构参数和性能参数对开闭过程、流量变化动态特性的影响。最终确定先导阀阻尼孔直径为1.0 mm,主阀阻尼孔直径为1.2 mm,主阀大端直径为20 mm,先导阀阀芯直径为8 mm。

北京市拥堵路段典型交叉口交通流量调查与分析

采用人工记数法对北京市区某典型拥挤路段 6个相关路口全天 6个时段的机动车和非机动车交通量进行了观测 ,根据流向建立了该路段不同时段的交通量观测表和流量流向图 ,以及相应路口的交通量基本数据库。运用交通工程理论和方法分析了该路段的交通特性和变化规律。结果表明 ,该路段道路容量和通行能力明显不足。提出了改善该路段交通状况的措施 :增加该路段道路容量 ,提高道路通行能力 ,加强高峰时段路口交通管理与控制 ,规范行车秩序 ,等等。调查所得结果可作为有关部门改善城区交通拥堵状况、预测未来交通流状态。

基于磁致伸缩的大功率拖拉机阻力传感器设计

基于磁致伸缩原理,设计了一种大功率拖拉机电-液提升器用销轴式阻力传感器。根据铁磁学理论、安培环路定理以及磁路欧姆定律建立了传感器励磁电路的数学模型,并在Matlab/Simulink中对传感器的电压信号输出随负载的变化情况进行了仿真分析。采用45调质钢和40Cr调质钢两种材料作为传感器外壳进行对比。传感器剪切力静态加载试验结果表明:45调质钢静态特性曲线线性度决定系数R2为0.996 5,加载70 kN剪切力时输出电压为0.55 V,性能优于40Cr调质钢。

车辆传动系虚拟试验系统的研究

介绍了车辆传动系虚拟试验系统。该系统针对发动机的动力性、经济性 ,分析了车辆变速器最佳动力性和经济性换挡规律的获得方法 ,为 AMT控制模块的开发提供了一个虚拟试验平台。在该平台上 ,可以虚拟出车辆在给定路面上的运行情况 ,记录车辆在 AMT控制模块监控下的工作情况 ,动态反映出控制模块中的控制规则对车辆动力性和经济性的影响 ,为

基于CAN总线的汽车车身电器网络实验台的设计

针对网络技术在国内汽车车身尚无应用的现状,提出了一种基于CAN总线的分布式汽车车身网络系统的建立方法,并将其应用于桑塔纳2000型轿车车身电器实验台上。将车身电器按区域划分为9个部分,通过CAN智能节点连接到总线上。对总线参数进行设置,包括节点ID、位定时、位同步、信道延迟等,使得各节点能够有效进行通信。选用89S51单片机和SJA1000CAN控制器设计CAN智能节点。试验室测试时采用PCI-5121智能CAN接口卡将上位机连入总线系统中,分别以单帧和多帧2种方式进行通讯,普通双绞线为通信介质,通讯时间24 h,节点传输速率为40 kbit/s,通讯成功率100%。系统能够实现节点间的可靠通信,达到预期的设计目标。

基于LIN总线的汽车车身系统的设计

LIN(LocalInterconnectNetwork)协议是面向车辆低端分布式应用的一类串行通信协议。LIN设计目标作为CAN(Con-trollerAreaNetwork)的下层网络,同CAN相结合可构成车辆应用中的分层网络结构。本文对LIN总线进行了介绍,设计了LIN总线网络拓扑结构图,并对LIN节点的软硬件(主要是硬件)进行了设计调试,最后连接车身电器试验台进行了测试。

高校家庭经济困难学生认定方法的研究——基于中国海洋大学的案例分析

近年来国家、各高校对家庭经济困难学生的资助工作越来越重视,家庭经济困难学生的认定作为资助工作的基础显得尤为重要。本文以中国海洋大学为研究对象,重点分析了认定方法的合理性及其存在问题,介绍了中国海洋大学现行的以学生自主申请评价为基础、多级审批困难生的认定方法,并提出合理化建议。

基于WINCE&S3C2410的多串口移植技术

嵌入式系统开发跟具体硬件平台密切相关,硬件驱动开发是其开发的基础。介绍了WindowsCE.net下S3C2410串口驱动程序的开发设计。

基于MC9S12DP256的AMT系统的设计

AMT(机械式自动变速器)是在机械式变速器的基础上发展起来的一种自动变速器,文章对其工作原理及结构组成进行了简要介绍,并且完成了以MC9S12DP256微控制器为核心的电子控制单元的硬件系统设计,通过在AMT中应用MC9S12DP256来实现对AMT系统的控制。同时系统中采用Freescale公司的高端驱动芯片MC33289来实现对电磁阀的驱动,系统结合自身CAN模块,选用Philips公司的PCA82C250设置了CAN的接口电路,用于故障码的传输以及与其他系统之间进行CAN通讯。