农业机械(农机)运动学模型的精度影响导航控制精度和稳定性,为提高农机路径跟踪控制器精度,提出了一种基于运动特性的农机导航控制器设计方法.该方法主要是对传统二轮车运动学模型建模方法进行改进,针对传统二轮车模型小角度近似替代(方向角等于横摆角)的缺点,采用加入侧偏角的方法优化农机运动学建模过程.采用相同的控制方法(状态反馈控制)和不同的运动学模型设计控制器进行对照实验.直线路径跟踪时,侧偏角对模型精度影响较小,引入侧偏角可以在一定程度上影响农机的跟踪精度;曲线路径跟踪时,侧偏角对方向角的变化影响较大,可以大幅影响路径跟踪精度.以安装有自动导航设备的拖拉机为实验平台进行实地实验,结果表明:直线行驶的最大横向误差平均值为0.0454 m,绝对平均误差平均值为0.0149 m,标准差平均值为0.0119 m;曲线行驶的最大横向误差平均值为0.1613 m,绝对平均误差平均值为0.0688 m,标准差平均值为0.0434 m;基于本文提出的优化模型设计的路径跟踪控制器对直线路径跟踪有一定提升,对曲线跟踪精度有大幅提升.
农业机械 控制器 运动学模型 导航 侧偏角 路径跟踪