[发明专利]一种拖拉机自动转向系统的建模系统

权利要求书

1.拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，包括：

期望转角决策程序模块，首先根据期望路径计算出拖拉机的期望航向轨迹角，接着结合拖拉机的实际位置(x,y)，计算出拖拉机当前位置与期望行驶轨迹之间的垂向距离，即横向位置偏差；通过该横向位置偏差与40m的比值求出航向偏差角；最后将期望航向轨迹角与航向偏差角之和作为航向角控制指令输出至航向角控制器程序模块；

航向角控制器，根据期望转角决策程序模块输出的航向角控制指令结合拖拉机的实际航向角计算出航向角速率指令，并输出至角速率控制器；

角速率控制器，根据航向角控制器输出的航向角速率指令结合拖拉机的实际向角速率计算出指令电流值，并输出至电流至前轮转角程序模型；

电流至前轮转角程序模型，根据角速率控制器输出的指令电流值，计算出拖拉机前轮转角值，并输出至前轮转角至航向角程序模型；

前轮转角至航向角程序模型，根据电流至前轮转角程序模型输出的拖拉机前轮转角值计算出拖拉机的实际航向角和拖拉机的实际航向角速率，并将拖拉机的实际航向角传至航向角控制器和航向角至车辆位置程序模型，将拖拉机的实际航向角速率输出至角速率控制器；

航向角至车辆位置程序模型，根据前轮转角至航向角程序模型输出的拖拉机的实际航向角计算出拖拉机当前的相对位置坐标(x,y)，并输出至期望转角决策程序模块。

2.根据权利要求1所述的拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，所述航向角控制器采用比例-积分控制方法对拖拉机行驶过程中的航向角进行控制，所述比例-积分控制方法通过如下计算公式来实现：

其中，为航向角控制器所计算出的航向角速率指令，k_p，k_i分别为比例控制参数与积分控制参数，θ为拖拉机的实际航向角。

3.根据权利要求1所述的拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，所述角速度控制器利用比例控制算法对拖拉机行驶过程中的航向角速率进行实时控制，通过如下计算公式来实现：

其中，I为角速度控制器所计算出的指令电流，k_a为比例控制参数，为拖拉机的实际航向角速率。

4.根据权利要求1所述的拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，所述电流至前轮转角程序模型包括死区程序模块，一个转角增益程序模块以及一个积分环节程序模块，通过死区程序模块计算的结果乘以转角增益程序模块提供的转角增益系数后再由积分环节程序模块对时间进行积分可以得到大致的拖拉机前轮转角。

5.根据权利要求1所述的拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，所述前轮转角至航向角程序模型里包含有车速及车身长度信息。

6.根据权利要求1所述的拖拉机自动转向系统的建模系统，其特征在于，所述航向角至车辆位置程序模块通过对车速与当前航向角的正弦值与余弦值的乘积进行积分，可以求出拖拉机当前的相对位置坐标(x,y)。