З'яўляючыся базавай тэхналогіяй дакладнага земляробства, тэхналогія аўтаматычнай навігацыі для сельскагаспадарчай тэхнікі дазваляе атрымліваць інфармацыю аб становішчы доследнага аб'екта ў навакольным асяроддзі з дапамогай розных датчыкаў. А затым кіраванне сельскагаспадарчай тэхнікай, якая рухаецца згодна з зададзеным маршруце.
Дзякуючы прымяненню новых тэхналогій і пранікненню электронных інфармацыйных тэхналогій, сістэмы на аснове GPS ужо выкарыстоўваюцца ў шэрагу наземных транспартных сродкаў, уключаючы сельскую гаспадарку, здабычу карысных выкапняў і транспарт. Тэхналогія аўтаматычнай навігацыі для сельскагаспадарчай тэхнікі шырока выкарыстоўваецца ў палявых аперацыях, такіх як пасеў, праполка, апырскванне, унясенне ўгнаенняў і ўборка ўраджаю.
Гэта можа не толькі знізіць працаёмкасць аператараў, але і павысіць дакладнасць працы і знізіць энергаспажыванне. У выніку, дакладнае кіраўніцтва або кантроль за адсочваннем шляху атрымлівае павышаную ўвагу з боку даследчага супольнасці.
Метады адсочвання шляху
У нядаўнім апытанні былі старанна супастаўленыя розныя існуючыя метады адсочвання шляху. Метады адсочвання шляху былі падзеленыя на тры групы: простыя геаметрычныя алгарытмы (такія як алгарытм чыстага пераследу, алгарытмы, заснаваныя на зваротнай кінематыцы, і алгарытмы выкарыстанне прамой кінематыкі і дынамікі ў законе кіравання (напрыклад, аптымальнае кіраванне). У гэтым аглядзе мадэль прагназуючага кантролю і яе пашырэнне, нелінейная мадэль прагназуючага кантролю, разглядаліся ў якасці лагічных эвалюцыйных крокаў.
З дапамогай геаметрычных алгарытмаў мэта складаецца ў тым, каб глядзець наперад на фіксаванае адлегласць уздоўж шляху, выкарыстоўваць інфармацыю для вылічэнні адхіленні ад мэтавага шляху і вылічэнні кута павароту на аснове адхіленні. Грунтуючыся на двухколавых мадэлі транспартнага сродку, выкарыстоўвалі чыстую мадэль сачэння для разліку кута павароту і распрацаваў невыразны прапарцыйны рэгулятар під з інтэгральнай вытворнай.
Гэтак жа выкарыстоўвалася нелінейнае мадэляванне з прадказаннем (MPC) для кіравання кутом павароту і хуткасцю аўтамабіля. Эксперыменты праводзіліся ў сімулятары, і крытэрыем была розніца паміж жаданым і прадказаным шляхамі. Навукоўцы прапанавалі заснаваны на мадэлі памылкі закон прагназуючага кіравання для вырашэння праблемы адсочвання траекторыі мабільнага робата на колах. На аснове лінеярызованнай мадэлі дынамікі памылкі, атрыманай вакол апорнай траекторыі, атрыманы аналітычны закон кіравання.
З паляпшэннем дакладнасці адсочвання шляху, метады кіравання адсочваннем часта спалучаюць розныя іншыя падыходы для дасягнення функцыянальнай узаемадапаўняльнасці і павышэння прадукцыйнасці. Ўсталявалі дынамічную мадэль двухколавага транспартнага сродку і распрацавалі кантролер адсочвання шляху PI, мяркуючы, што хуткасць транспартнага сродку сталая, а папярочная сіла шыны прапарцыйная папярочнай калянасці.
Кантролер на аснове алгарытму зваротнага кроку
Кампанія Eaton распрацавала кантролер на аснове алгарытму зваротнага кроку, які ўлічвае дынамічныя характарыстыкі сістэмы рулявога кіравання пры стварэнні мадэлі дынамікі аўтамабіля. Эксперыменты даказалі, што эфект кантролю адсочвання шляху быў лепш, чым з традыцыйным ПІД-рэгулятарам.
Распрацавалі пашыраную дынамічную мадэль двухколавага транспартнага сродку, разлічылі папярочны высілак шын на аснове мадэлі шын Fiala і распрацавалі пі-рэгулятар. Пры выкарыстанні трактара Kubota MD77 па сінусоіднай траекторыі з хуткасцю 1,8 м / с у якасці платформы сярэднеквадратовае значэнне папярочнага адхіленні склала 0,06 м.
З дапамогай гэтых метадаў кіравання, нелінейныя мадэлі прагназуюць кантралёры (NMPC) звычайна выкарыстоўваюцца на прамысловых прадпрыемствах і кіравання працэсам, каб аптымізаваць працоўныя кропкі кантраляванага працэсу.
Аднак, калі пастаянныя часу сістэмы менш, як пры кіраванні траекторыяй транспартнага сродку, кантролер павінен працаваць з выкарыстаннем больш высокага цыклу кіравання. Гэта патрабуе высокай вылічальнай магутнасці для кіравання ў рэальным часе.
Лінейны метад MPC
З-за складанасці з нелінейнымі характарыстыкамі і наладай параметраў ПІД-рэгуляванне мае нізкую дакладнасць усталяваўшагася стану і прыводзіць да вялікіх адхіленняў ад курсу, што абцяжарвае дасягненне жаданага эфекту кіравання. MPC - гэта добра зарэкамендаваўшы сябе метад кіравання шматпараметрычэскімі сістэмамі з аптымізаванымі абмежаваннямі на кіраваныя зменныя і выходныя дадзеныя.
Аднак многія рэальныя працэсы не з'яўляюцца лінейнымі. Лінейны метад MPC звычайна ўжываецца ў прыкладаннях, якія патрабуюць прыблізнай лінейнасці ў невялікім працоўным дыяпазоне. У большасці сваіх прыкладанняў лінейныя падыходы MPC выкарыстоўваюцца з механізмам зваротнай сувязі MPC для кампенсацыі памылак прагназавання з-за структурнага неадпаведнасці паміж мадэллю і працэсам.
У даследаванні, накіраваным на сельскагаспадарчую тэхніку, якая працуе ў поле і заснаваным на характарыстыках павароту, прадстаўлены новы алгарытм адсочвання шляху сельскагаспадарчай тэхнікі з выкарыстаннем дынамічнай трыганаметрычнай функцыі. Новы алгарытм заснаваны на шыраце і даўгаце інфармацыя ад навігацыйнай сістэмы GPS, якая можа дакладна вызначыць стан кіравання і адлегласць да сельскагаспадарчай тэхнікі.
Асноўны ўклад алгарытму
заключаецца ў тым, што ён можа дасягнуць ідэальнага эфекту адсочвання шляху пры розных умовах. У спалучэнні з рознымі датчыкамі сістэмы рулявога кіравання, пазіцыянавання і кіравання хуткасцю былі інтэграваныя для рэалізацыі кіравання сістэмай сачэння ў замкнёным контуры, а траекторыя руху бесперапынна рэгулявалася ў адпаведнасці з парогавымі ўмовамі.
Алгарытм заснаваны на платформе электрамабіля. З дапамогай эксперыментаў і ў параўнанні з эксперыментальнымі вынікамі ў спасылках, новы алгарытм, як было паказана, паляпшае дакладнасць як курсавых, так і бакавых адхіленняў, а таксама павышае дакладнасць адсочвання шляху.
Сістэма кантролю траекторыі руху ў асноўным складаецца з вызначэння месцазнаходжання транспартнага сродку і вызначэння хуткасці, а таксама аўтаматычнага кіравання рулём. У эксперыментальную схему інтэграваная сістэма рулявога кіравання, пазіцыянавання і кіравання хуткасцю.
У адпаведнасці з абмежаваннямі зададзенага мэтавага шляху і хуткасці, у адпаведнасці з уваходнымі дадзенымі (адхіленне курсу ε і бакавым адхіленнем d) алгарытму, выходны сігнал (мэтавай кут павароту ўнутр) пастаянна карэктаваўся з дапамогай метаду цыклічнай налады і выяўлення.
Метад кіравання адсочваннем шляху
І аптымізацыя бегавой траекторыі была рэалізаваная. Кантролер бесперапынна атрымлівае сігналы зваротнай сувязі ад датчыка кута павароту на пярэднім коле, датчыка пазіцыянавання GPS і датчыка хуткасці радара, калі працуе сістэма кіравання адсочваннем шляху. Зыходзячы з бягучага становішча аўтамабіля і розных патрабаванняў да кіравання, алгарытм выводзіць інструкцыі на прылады аўтаматычнага кіравання і кантролю хуткасці.
Быў прапанаваны метад кіравання адсочваннем шляху для сельскагаспадарчай тэхнікі, заснаваны на дынамічнай трыганаметрычнай функцыі, якая аб'ядноўвае сістэмы кіравання рулём, пазіцыянавання і хуткасці, каб сфармаваць сістэму кіравання адсочваннем шляху на аснове платформы распрацоўкі LabVIEW і кантролера NI myRIO. Узяўшы электрамабіль у якасці эксперыментальнай платформы, былі праведзены эксперыменты з рознымі ўмовамі працы.
З дапамогай эксперыментаў па адсочванні шляху, якія праводзяцца ўздоўж лінейнага шляху, падчас змены паласы руху і ва ўмовах скрыўленага шляху, былі правераны рацыянальнасць і эфектыўнасць алгарытму. Сістэма кіравання адсочваннем шляху, заснаваная на дынамічнай трыганаметрычнай функцыі, паказвае лепшую стабільнасць і больш высокую дакладнасць кіравання, што дазваляе ажыццяўляць аўтаматычнае кіраванне адсочваннем шляху сельскагаспадарчай тэхнікі ў розных умовах эксплуатацыі.