折腰转向无人驾驶植保车控制系统设计与试验

针对黄淮海地区作物多样,行距差异大,植保机械通用化低和智能程度低的问题,设计了一种轮距和离地间隙可调的折腰转向无人驾驶植保车。该植保车可使用遥控器远程控制,切换自动模式后,可根据预定路线进行路径跟踪,实现植保车的自主行走。对植保车自主行走模式建立运动学模型,确定了利用航向跟踪实现路径跟踪策略,并通过Lyapunov函数分析了折腰转向控制的稳定性。提出了传感器的扩展卡尔曼滤波算法和驱动电机的PID控制方法。利用Matlab阶跃响应对自主行走控制系统进行仿真分析,结果表明,当Kp=1、Ti=0.05、Td=0.01时,系统响应速度和精度能够满足自主植保车导航控制的需要。以作业平台转弯半径、直线行走偏移为控制参数进行田间试验,样机转弯速度3 km/h时,最小外轮转弯半径为2 m;行走速度为6 km/h时,100 m直线行走平均偏移量为5.51 cm;植保车满载情况下的平均续航时间达到2.54 h,整机达到设计要求。