基于输入模糊化的农用履带机器人自适应滑模控制

针对农用履带机器人控制系统易受到参数慑动和外部扰动影响的特点,将模糊理论与滑模控制结合起来,提出了基于模糊逻辑的自适应滑模控制,以提高控制精度与稳定性。首先,推演了履带机器人运动学模型,分析了模型的特点。其次,设计了一种含有积分项的滑模面,构建了基于等效控制和切换控制的模糊滑模自适应控制,既保留了滑模控制的快速性和鲁棒性,又很好地抑制了抖振。仿真与实验结果表明,与常规的滑模控制方法相比,该控制不仅对外部扰动及参数摄动具有较强的自适应性和鲁棒性,而且具有动态响应快、跟踪性能好的特点,适用于履带机器人控制系统。

基于UKF的农用履带机器人滑动参数估计

为了实时获取农用履带机器人运行过程中履带与地面之间的滑动信息,改善机器人控制精度,在对履带机器人运动学原理进行分析的基础上,推导了机器人运动学方程和非线性测量方程,设计了基于无迹卡尔曼滤波的滑动参数估计系统,实时估计出机器人精确姿态,并根据机器人的运动特性重建不可测的滑动量。实验结果表明:滑动参数估计系统可以提供准确和高更新率的滑动量,为农用履带机器人的精确控制提供依据。

基于UKF和SMO农用履带机器人滑动参数计算

为保证农用履带机器人在农田环境下的稳定行驶,减少滑动现象,提出了基于UKF(Unscented Kalman Filter)和SMO(Sliding Mode Observer)的滑移参数估算方法。利用UKF算法融合机器人的运动方程和测量方程,补偿传感器的测量误差,重建机器人的姿态。建立左、右履带滑动参数和滑移角的滑模观测器,引入双曲正切函数作为滑模观测器的切换函数,减弱滑模观测器符号切换函数引起的抖振,实现对滑动参数的精确估算。仿真和实验结果表明:该方法可以提供准确和高更新率的滑动量,为农用履带机器人的精确控制提供依据。

农用履带行走装置研制

针对农用履带拖拉机行走装置在湿软土壤易下陷、行走阻力较大等的问题,结合现有农用履带行走装置结构,以实际工作环境为对象,采用底盘高度二个极限位置阻力与接地比压计算分析及实验验证的手段,对履带式行走装置关键机构改进,得出底盘离地高度及履带倾斜角度等姿态与液压拉杆伸出位移之间的关系模型,分析不同接地比压条件下的履带前进阻力。由田间试验与混凝土场地试验可知,田间作业底盘高且履带接地长度为1 450 mm,接地比压低,减少机子下陷量;混凝土场地或硬路面移动行驶底盘低,履带接地长度最短900 mm,履带接地面积小,转弯阻力减少64.1%。能够更好地满足及适应农用履带拖拉机的实际工作需要。

基于ICR的履带车辆路径跟踪与转向控制算法研究

针对丘陵山区单边制动农用履带车辆路径跟踪精度低、控制次数多、转向偏差大等问题,本文开展不同负载条件下履带车辆路径跟踪控制研究。首先,对履带车辆的转向运动学进行理论分析,并建立履带车辆运动学模型;其次,根据履带车辆单边制动转向特性,提出一种基于瞬时旋转中心(Instantaneous center of rotation, ICR)的大角度转向控制算法,该算法能够根据规划路径的转向点位置与履带车辆转向瞬心,规划出最优的转向目标点,并控制履带车辆在该转向目标点一次性转向到所需航向,与此同时,完成转向控制器设计;最后,开展履带车辆在3种不同负载条件下的仿真试验与田间试验。仿真结果表明,大角度转向控制算法产生的跟踪路径平均误差面积与平均转向控制次数分别降低68.95%、68.77%;田间试验结果表明,大角度转向控制算法产生的跟踪路径平均横向偏差均值、平均转向控制次数与转向点处平均最小偏差分别减少57.27%、33.93%、62.29%,且路径跟踪效果更优,验证了大角度转向控制算法的有效性。试验结果满足履带车辆路径跟踪的要求,为实现农用履带车辆的路径跟踪提供理论基础与参考。

450×90KB×51农用橡胶履带的研制

介绍450×90KB×51农用橡胶履带的研制。花纹侧胶、轮侧胶和钢丝胶分别采用天然橡胶/丁苯橡胶并用胶、复合橡胶/丁苯橡胶并用胶和复合橡胶;芯金采用45#锻钢,芯金负荷为机身质量的0.6倍,芯金宽度42 mm;钢丝帘线56根,直径2.0 mm,中心丝加粗至0.36 mm,表面为铜/锌镀层;花纹采用宽度45 mm、高度35 mm、长短花块相间的Z型花纹。450×90KB×51农用橡胶履带的花纹侧胶和轮侧胶物理性能、芯金负荷和钢丝帘线破断力达到或超过GB/T 20786—2006要求,橡胶与钢丝帘线粘合性能较好,产品质量完全满足使用要求。