黎永键 赵祚喜 黄培奎 关 伟 吴晓鹏

(1.广东农工商职业技术学院机电系， 广州 510507；2.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室， 广州 510642)

基于DGPS与双闭环控制的拖拉机自动导航系统

黎永键1赵祚喜2黄培奎2关 伟1吴晓鹏2

(1.广东农工商职业技术学院机电系， 广州 510507；2.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室， 广州 510642)

以东方红X-804型拖拉机为平台，设计了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相结合的自动导航系统，研究提高农业机械导航控制精度的方法。阐述了导航系统整体设计方案，以RTK-DGPS和AHRS500GA分别提供位置信息和辅助修正信息实现准确定位，以电控液压转向系统实现转向控制。分析了整体控制的策略，建立了路径跟踪的传递函数模型，阐述了双闭环转向控制算法的建立过程，以及控制器的硬件实现。试验结果表明：GPS定位数据经过校正后，平均偏差降低至0.031 m；双闭环控制算法提高了自动转向系统性能，稳态时方波信号以及正弦波信号的跟踪误差平均值为0.40°；在拖拉机田间作业跟踪过程中，路径跟踪误差平均值不超过0.019 m，转向轮偏角跟踪误差平均值为0.43°，标准差不超过0.041 m。

拖拉机； 自动导航； 转向系统； 跟踪误差； 载波相位差分全球定位系统； 双闭环控制

引言

农业机械自动导航技术是现代农业机械装备的重要支持技术之一。实现农业机械的智能化导航，可以有效降低劳动强度，提高田间作业精准度[1]。近年来，国内外对于农用车辆路径跟踪控制技术进行了大量研究，主要采用全球定位系统(Global positioning system，GPS)技术与惯性导航技术相结合的方法[2]。……