何 杰，满忠贤，胡 炼，罗锡文，汪 沛，李明锦，李伟聪

履带式花生联合收获机路径跟踪控制方法与试验

何 杰1,2,3，满忠贤1，胡 炼1,2,3※，罗锡文1,2,3，汪 沛1,2,3，李明锦1，李伟聪1

（1. 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；2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室，广州 510642；3. 广东省农业人工智能重点实验室，广州 510642）

为提高无人驾驶履带式花生收获机沙地作业路径跟踪精度，以4HBL-2型自走式花生联合收获机为研究对象，开展了履带式收获机无人驾驶路径跟踪控制研究。建立了履带式收获机运动学模型与虚拟转向角函数关系；以航向偏差值作为观测量、阿克曼模型推算角速度作为测量值，设计卡尔曼融合算法，获得基于阿克曼模型的虚拟转向角度；根据虚拟转向角度对PID路径跟踪算法进行改进，提出了基于预瞄跟踪的双PID路径跟踪控制方法；通过脉冲宽度控制器实现了履带式花生收获机路径跟踪精准控制。仿真试验结果表明：基于预瞄跟踪双PID的路径跟踪控制方法能够进行路径跟踪控制，具有控制平滑和稳态误差小等特点。田间试验表明：花生收获机在沙地以0.6m/s的速度作业时，系统直线跟踪平均绝对误差为2.23 cm，最大偏差为4.14 cm，相对于PD路径跟踪控制器分别提高了56.12%和66.07%。上线试验中，初始偏差分别是0.5、1.0和1.5 m时，上线时间分别为11.00、12.92和13.78 s，上线距离为6.60、7.75和8.26 m；最大超调量分别为5.68%、5.84%和8.06%，相较于轮式收获机，上线距离分别减小了1.92%、4.43%、8.71%，超调量分别减少了8.45%、17.56%、5.17%；接行最大偏差为5.87 cm，平均绝对误差为2.72 cm，接行偏差在±5和±10 cm内的比例分别为97.11%和100%，路径跟踪控制精度能够满足沙地无人驾驶作业要求。……