牵引式作业机具自动调平控制系统的研究

发布时间：2024-03-24 20:38

　　建立了倾角传感器在不同工况下的数学模型,并通过卡尔曼滤波模型结合陀螺仪与加速度计数据,精确测量其机具的倾斜角度。牵引式作业机具自动调平控制系统使用自主研制的倾角传感器,并进行了卡尔曼滤波的静态和动态试验。静态试验结果表明,倾角传感器静止时,卡尔曼滤波后数据最大误差0.05°,误差平均值0.01°,均方根误差≤0.014°。当开启旋耕刀后,传感器底部垫有海绵卡尔曼滤波后的数据最大误差0.3°,误差平均值0.12°,均方根误差≤0.023°,相比垫有塑料或泡沫稳定性有一定提升。动态试验结果表明,未遇障碍情况下,最大误差0.86°,误差平均值0.264°,均方根误差≤0.267°。单边履带遇到10 cm障碍时,最大误差0.62°,误差平均值0.375°,均方根误差≤0.163°。遇到20 cm障碍时,最大误差1.09°,误差平均值0.587°,均方根误差≤0.33°。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图2调平机构示意图

牵引式作业机具简化为调平机构示意图,如图2所示。A、C为化简后的调平油缸,B、D为调平支撑杆的固定端点。其中,AC为油缸处于50mm行程初始位置,AC1为油缸缩短后长度,AC2为油缸伸长后长度,θ为牵引式作业机具相较地面的倾角。调平支撑杆两端球头固定,调平油缸伸缩相应行程带动牵....

图3机具水平度检测系统

机具水平角度检测系统主要包括硬件和软件算法两部分,如图3所示。WT901C模块输出温度、陀螺仪、加速度计等实时数据至主控芯片STC15W4K48S4,再进行软件算法处理,包括初始化、数据平均值处理、卡尔曼滤波、角度估计,最后输出其角度值。2.1硬件设计

图4静止时滤波效果对比

将倾角传感器放置水平面上静置,分别采集卡尔曼滤波和未卡尔曼滤波的倾角数据,数据采集频率为50Hz,数据通过RS232串口以文本形式转存至计算机,通过MATLAB进行处理,如图4所示。旋耕机放置水平台上,倾角传感器底部分别安装塑料、泡沫、海绵,将传感器安装在旋耕机较为平整的平面上....

图5卡尔曼滤波对比

拖拉机启动后,开启旋耕刀,将调平油缸分别调至50mm处14s,分别采集底部垫有塑料、泡沫、海绵的卡尔曼滤波与未滤波倾角数据,通过MATLAB进行处理,如图5所示。试验结果表明,当倾角传感器静止时,未滤波的数据波动较小,误差较低,在±0.2°范围以内波动,而使用卡尔曼滤波的数据....

本文编号：3937981