[发明专利]一种基于LOS理论的农机路径跟踪方法

说明书

本发明涉及一种基于LOS理论的农机路径跟踪方法，属于农机智能控制领域，农机在已设定的直线路径上行驶时，由导航定位模块获取农机实时位置信息；将位置信息通过上位机系统解析的坐标、横向跟踪误差等参数传送到LOS算法器中得出当前行驶的航向角；最后前轮反馈控制器根据航向角和横向跟踪误差，输出系统期望的车轮转向角度，由此可以得出车轮的转向偏差角，重复以上步骤，实现路径跟踪控制。本发明的基于LOS导航法的农机系统，可以适用于不同农机作业场景，有效减少了路径跟踪误差过大问题，具有鲁棒性，精确性等特点。该方法思路清晰简单，在有外界干扰或者系统模型参数不确定的情况下能够使农机在跟踪期望路径过程中车轮转角变化更加平缓，稳定。

技术领域

本发明涉及一种基于LOS理论的农机路径跟踪方法，属于农机智能控制技术领域。

背景技术

我国是一个农业大国，农业是社会经济发展的基础和人民物质生活的保障，为了促进农业生产率的提高，实现农业现代化的发展，人们提出了精准农业这一概念，它主要是利用导航卫星定位技术、传感器技术和遥感控制等技术完成农用机械自主作业，自动化导航目的，有效地减少了农田耕作时间，提高了耕作效率，并且可以代替人力劳动实现自动驾驶，缓解了驾驶员的工作疲劳，降低生产事故发生率，提高了生产安全性。

其中农机路径跟踪方法作为农机自动化导航的关键技术，一直是农机智能控制技术领域的研究热点。现有的农机路径跟踪技术主要依赖农机上位机系统导航定位技术和下位机系统传感器精度、液压转向来控制，这样大大增加了系统设计的复杂性和控制模型的依赖性，提高了生产成本，降低了生产效益，并且农机作业环境适应性不强。所以如何在简化农机自动导航系统结构的前提下，优化出一套鲁棒性强，精确性高的路径跟踪控制器，是实现农业精准化、智能化的关键所在。

发明内容

本发明提供一种基于LOS理论的农机路径跟踪控制方法，可以在系统模型参数不确定或作业环境扰动性大的情况下稳定有效地对无人农机进行路径跟踪控制，使得农机在原有硬件系统结构简化的基础上保证了非线性反馈控制器的稳定性和精确性。

为了解决以上技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种基于LOS理论的农机路径跟踪方法，包括以下步骤：

S1，农机在已设定的直线路径上行驶时，由导航定位模块获取农机实时位置信息；

S2，将位置信息通过上位机系统解析的坐标、横向跟踪误差等参数传送到LOS算法器中得出当前行驶的航向角；

S3，前轮反馈控制器根据航向角和横向跟踪误差，输出系统期望的车轮转向角度，由此可以得出车轮的转向偏差角，重复以上步骤，实现路径跟踪控制。

进一步，所述步骤S1具体包括：

S11，通过北斗RTK定位模块和视觉识别CDD模块设定农机工作田块边界，进而打点出若干条平行的直线轨迹。

S12，北斗RTK导航模块实时输出农机的位置，轨迹点信息，同时与矩形田块的三个顶点坐标转化到高斯平面坐标系中，并将规划的路径以二维数组形式储存到导航系统中，实现导航路径规划。

进一步，所述步骤S11具体为：

利用RTK-CCD定位视觉传感器融合系统，测定试验田三个坐标顶点确定一个矩形，假设为地头节点A、B、C、D定位坐标；以每条作业行距离最长为原则，结合地块实际几何形状，选取边界AD作为作业行规划的基准线，以其为基准划定若干条平行作业线，平行线距离依作业行间距而定，最后一条作业线与边界BC的最短距离不得小于1/2个作业间距，将所有Q条平行作业线与边界AB和CD的焦点，作为规划作业线节点，并将相应作业线节点存进二维数组中，供基于LOS算法器的导航控制软件调用。

进一步，所述步骤S2具体包括：