雷沃ZP9500高地隙喷雾机的GNSS自动导航作业-IngentaConnect.PDF

第 34 卷 第 1 期 农 业 工 程 学 报 Vol.34 No.1 2018 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2018 15 农业装备工程与机械化 雷沃 ZP9500 高地隙喷雾机的 GNSS 自动导航作业系统设计 1 1※ 1 1 1 1,2 刘兆朋 ，张智刚 ，罗锡文 ，王 辉 ，黄培奎 ，张 健 （1. 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州 510642 ； 2. 青岛农业大学机电工程学院，青岛 266109 ） 摘 要：为减少农药喷雾作业对人体造成的化学损害，该研究以雷沃高地隙喷杆喷雾机为平台，基于 GNSS 开发了自动 导航作业系统，实现喷雾机在极少人工干预情况下的自动导航作业。通过对平台的机- 电-液改造，实现了喷雾机作业系统 的电气化控制。基于简化的二自由度车辆转向模型设计了以位置偏差和航向偏差为状态变量的直线路径跟踪控制算法， 基于纯追踪模型设计了曲线路径跟踪控制算法。根据喷雾机田间作业需要设计了喷雾机一体化自动导航作业控制方法， 使系统能够自动控制喷雾机完成直线、地头转弯行驶和喷雾作业，油门调节以及车辆启停控制。在 1.3 m/s 左右的前进速 度条件下，分别在水泥路面、旱田、水田环境中进行了试验，测试结果表明：水泥路面车身横滚在–1.6～1.5范围，直 线路径跟踪误差最大值为 3.9 cm，平均值为0.15 cm，标准差为 1.0 cm；旱田地块车身横滚在–1.4～3.3范围，跟踪误差 最大值为 9.8 cm，平均值为 1.3 cm，标准差为 3.3 cm；水田环境车身横滚在–2.4～5.2范围，跟踪误差最大值为 17.5 cm， 平均值为 2.2 cm ，标准差为4.4 cm 。试验数据表明，所设计的自动导航作业系统初始上线快速、地头转弯对行平顺、各 设计功能执行可靠；导航系统具有良好的稳定性和控制精度，能够满足水田、旱田环境下的喷雾作业要求。 关键词：农业机械；自动导航；控制；路径跟踪；喷雾机 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.01.003 中图分类号：S224.3; TP242.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-01-0015-07 刘兆朋，张智刚，罗锡文，王 辉，黄培奎，张 健. 雷沃ZP9500高地隙喷雾机的GNSS自动导航作业系统设计[J]. 农 业工程学报，2018，34(1)：15－21. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.01.003 Liu Zhaopeng, Zhang Zhigang, Luo Xiwen, Wang Hui, Huang Peikui, Zhang Jian. Design of automatic navigation operation system for Lovol ZP9500 high clearance boom sprayer based on GNSS[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(1): 15 － 21. (in Chinese with English abstract) doi