CN108693769A - 一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法 - Google Patents

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沈雪峰
李早玲
车相慧
徐恩强
王诚刚
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Abstract

本发明提供了一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，包括以下步骤：步骤(1)：通过导航控制器输出转向角指令；步骤(2)：第一转向控制器通过前轮转角反馈，进行PD控制，并输出控制指令到第二转向控制器；步骤(3)：第二转向控制器通过方向盘转速反馈，进行PD控制，输出控制指令到电动方向盘，本发明内环采用基于方向盘转动速度反馈的PD控制，外环采用基于车轮转动角度反馈的PD控制，在提高转向控制系统响应速度的同时，也具有较高的精度和鲁棒性。

Description

一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶控制算法领域，具体涉及到一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法。
背景技术
农机自动导航产品已经成为国外农机产业中发展最为迅速的部分，但国内对自动导航技术的研究起步较晚，相关的方法研究还在不断改进优化中。
目前的农机自动驾驶控制方法主要有：(1)PID算法，针对自动转向系统中液压阀的非线性特性，可带有死区、饱和等非线性补偿；(2)自适应PID算法，根据行驶速度、转向角偏差等在线调节PID参数，使用多组参数实现较多工况下的高精度控制；模糊控制算法，以转向角、转向角速度、转向角偏差、航向角偏差等的组合作为模糊控制器的输入量，对自动转向系统模型的非线性、时变等特性具有较好的适应性。
对于PID算法和自适应PID算法，当农机转向系统随着轮胎-地面状况等发生较大改变时，控制精度会随着下降；模糊控制方法的鲁棒性较强，但难以同时达到较高的响应速度和控制精度。
发明内容
为了解决上述的缺陷，本发明提供了一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，内环采用基于方向盘转动速度反馈的PD控制，外环采用基于车轮转动角度反馈的PD控制，在提高转向控制系统响应速度的同时，也具有较高的精度和鲁棒性。
本发明提供了一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，包括以下步骤：
步骤(1)：通过导航控制器输出转向角指令；
步骤(2)：第一转向控制器通过前轮转角反馈，进行PD控制，并输出控制指令到第二转向控制器；
步骤(3)：第二转向控制器通过方向盘转速反馈，进行PD控制，输出控制指令到电动方向盘。
上述的农业机械自动驾驶控制方法，其中，所述步骤(1)中：
所述转向角指令为前轮期望转速。
上述的农业机械自动驾驶控制方法，其中，所述步骤(3)中：所述电动方向盘驱动农机转向机构，从而带动农机转向。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明内环采用基于方向盘转动速度反馈的PD控制，外环采用基于车轮转动角度反馈的PD控制，在提高转向控制系统响应速度的同时，也具有较高的精度和鲁棒性。
(2)本发明多引入了一个控制器，可以对方向盘转动速度进行优化调节，在转向角调节精度较高的同时，能够具有较快的响应速度，使得转向控制系统的整体性能更佳。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的农机转向系统动态响应曲线；
图2为本发明提供的转向角速度单位阶跃响应曲线。
图3为本发明提供的控制流程示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-图3所示，本发明提供了一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，包括以下步骤：
步骤(1)：首先由导航控制器输出转向角指令，其中：转向角指令为前轮期望转速；
步骤(2)：第一转向控制器通过前轮转角反馈，进行PD控制，并输出控制指令到第二转向控制器；
步骤(3)：第二转向控制器通过方向盘转速反馈，进行PD控制，输出控制指令到电动方向盘，然后电动方向盘驱动农机转向机构，从而带动农机转向。
参照图3所示，在本发明中，多引入了一个控制器，可以对方向盘转动速度进行优化调节，在转向角调节精度较高的同时，能够具有较快的响应速度，使得转向控制系统的整体性能更佳。
参照图1、图2所示，利用Matlab进行转向角速度控制仿真，在单位阶跃转向角速度给定情况下，PD控制器的控制量变化情况和转向角速度跟踪效果。由仿真结果可知，上升时间约0.35s，超调量约10％，响应速度较快，超调量在可接受范围内。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：通过导航控制器输出转向角指令；
步骤(2)：第一转向控制器通过前轮转角反馈，进行PD控制，并输出控制指令到第二转向控制器；
步骤(3)：第二转向控制器通过方向盘转速反馈，进行PD控制，输出控制指令到电动方向盘。
2.如权利要求1所述的一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中：
所述转向角指令为前轮期望转速。
3.如权利要求2所述的一种基于电动方向盘的农业机械自动驾驶控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中：
所述电动方向盘驱动农机转向机构，从而带动农机转向。
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