溫室電磁誘導式移動平臺壟間行走跟蹤控制.pdf

1、在狹小空間內(nèi)的行走控制是設(shè)施園藝智能移動機器人研究的關(guān)鍵技術(shù)。基于溫室壟間結(jié)構(gòu)特征，本文設(shè)計了一種電磁誘導式移動平臺，構(gòu)建一種自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID行走控制算法，實現(xiàn)該移動平臺壟間直線行走和壟頭直角轉(zhuǎn)向控制，結(jié)合ADAMS與MATLAB對該控制算法進行了仿真實驗驗證。為有效實現(xiàn)該控制算法，基于SmartARM2200開發(fā)平臺設(shè)計了電磁誘導式移動平臺行走控制系統(tǒng)硬件;在Labview平臺上開發(fā)上位機控制程序，在江蘇大學溫室進行了壟間行走

2、測試實驗。
　　(1)針對移動平臺行走機構(gòu)性能指標，采用履帶式和輪式組合的行走機構(gòu)實現(xiàn)其壟間直線行走和壟頭轉(zhuǎn)向。為擴寬平臺垂直作業(yè)的范圍，為其設(shè)計升降裝置，提出基于SmartARM2200硬件平臺實現(xiàn)電磁導引式移動平臺控制系統(tǒng)方案，結(jié)合PID和自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建路徑跟蹤復合控制器，分析了移動平臺的運動學模型。
　　(2)對移動平臺控制系統(tǒng)進行設(shè)計和仿真驗證。采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計路徑糾偏控制器，采用PID設(shè)計速度控制

3、器，并對PID參數(shù)進行優(yōu)化，進一步基于PID控制構(gòu)建壟頭直角轉(zhuǎn)向控制器。在ADAMS內(nèi)構(gòu)建移動平臺三維幾何模型與行走路面，在MATLAB/Simulink中搭建移動平臺仿真控制系統(tǒng)，實現(xiàn)ADAMS與MATLAB可視化聯(lián)合仿真，結(jié)果表明:在路面干擾和信號延遲下，當行駛速度為1m/s，直線跟蹤平均偏差為0.3cm，最大跟蹤偏差小于1.2cm;當以速度大小為0.5m/s壟頭直角轉(zhuǎn)向時，偏離轉(zhuǎn)向點的最大偏差約為2.5cm，驗證該控制器可行與有效

4、。
　　(3)基于SmartARM2200開發(fā)平臺設(shè)計了行走控制系統(tǒng)硬件，主要包括接口板、信號采集處理板、電磁感應(yīng)傳感器、信號發(fā)生器和直流電機驅(qū)動模塊的設(shè)計。其軟件部分是在μC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)上編制完成。
　　(4)為獲取控制算法實驗所需的導航參數(shù)，通過移動平臺前后所安裝傳感器檢測的電壓偏差，建立與橫向偏差和航向偏差兩者之間的關(guān)系，提取導航參數(shù)?；贚abview與MATLAB/Simulink之間的數(shù)據(jù)連接構(gòu)建上位機控制

5、界面，根據(jù)ARM與Labview之間的串口通信實現(xiàn)上位機與下位機信息的交換;在江蘇大學溫室內(nèi)進行了壟間行走測試實驗，實驗表明:在壟間寬為80cm的水泥壟道路面，當速度1 m/s時，5m內(nèi)直線跟蹤航向偏差小于0.8°，橫向偏差小于1.1cm，行走距離誤差約為0.08m，平均行走距離誤差約為0.016m;在壟間寬為65cm的柔性壟道路面，當速度1m/s時，3m內(nèi)直線跟蹤航向偏差小于1°，橫向偏差小于1.5cm，行走距離誤差為0.09m，平均