CN101866181B - 农用机械的导航方法、导航装置和农用机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种农用机械的导航方法、导航装置和农用机械，其中农用机械的导航方法包括：通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题进行计算以获取农用机械的预期路径信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及跟踪问题终端时间无限调节器设计准则设计了路径跟踪最优控制器；根据所述农用机械的定位信息和所述预期路径信息获取路径误差；根据所述路径误差信息以及路径跟踪最优控制器获取路径调整信息并发送给自动转向***。本发明实施例还提供了农用机械的导航装置以及具有上述导航装置的农用机械。上述方法、装置和设备能够提高导航的精确度。

Description

农用机械的导航方法、导航装置和农用机械
通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；
根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题进行计算以获取农用机械的预期路径信息；
根据农用机械的两轮运动学模型以及跟踪问题终端时间无限调节器设计准则生成路径跟踪最优控制器；
根据所述农用机械的定位信息和所述预期路径信息获取路径误差；
根据所述路径误差信息及路径跟踪最优控制器获取路径调整信息并发送给自动转向***；
自动转向***的电磁换向阀进行人工转向***和自动转向***的切换，选择自动控制***作为农用机械的控制***，自动转向***的驱动模块根据调整信息生成调整信号；步进电机与所述驱动模块连接，根据控制信号调整液压转向器转向和转向速度，所述液压转向器由步进电机驱动，根据步进电机的转向、转向大小，定向、定量的将液压油输入到转向油缸的左腔或右腔，推动导向轮实现动力转向，所述人工转向动力***和自动转向***使用相同的液压转向器。
本发明还提供了一种农用机械，包括农用机械本体和人工转向***，还包括：
导航装置，用于通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题进行计算以获取农用机械的预期路径信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及跟踪问题终端时间无限调节器设计准则生成路径跟踪最优控制器；根据所述农用机械的定位信息和所述预期路径信息获取路径误差；根据所述路径误差信息及路径跟踪最优控制器获取路径调整信息并发送给自动转向***；
自动转向***，与导航装置连接，用于根据导航装置的调整信息对农用机械进行控制，所述自动转向***包括油泵、驱动模块、电磁换向阀、步进电机、液压转向器和转向油缸；
所述油泵用于为自动转向***提供转向动力；
所述电磁换向阀用于进行人工转向***和自动转向***的切换，选择自动控制***作为农用机械的控制***，所述人工转向动力***和自动转向***使用相同的液压转向器；
所述驱动模块用于根据调整信息生成调整信号；所述步进电机与所述驱动模块连接，用于根据控制信号调整液压转向器转向和转向速度；所述液压转向器由步进电机驱动，用于根据步进电机的转向、转向大小，定向、定量的将液压油输入到转向油缸的左腔或右腔，推动导向轮实现动力转向。
本发明上述实施例提供的农用机械的导航方法、导航装置和农用机械，通过一个以上的传感器获取农用机械的定位信息，并根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题计算获取了农用机械的预期路径信息；根据上述信息可获取农用机械的路径误差，最后根据上述的路径误差通过路径跟踪最优控制器计算获取路径调整信息，并将其发送给农用机械上设置的自动转向***，可实现对农用机械的精确导航。
附图说明
图1为本发明农用机械的导航方法实施例的流程示意图；
图2为本发明农用机械的运动示意图；
图3为本发明农用机械的导航装置实施例的结构示意图；
图4为本发明农用机械的导航装置具体实施例的结构示意图；
图5为本发明农用机械实施例的结构示意图；
图6为本发明实施例中转向***具体实施例示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供了一种农用机械的导航方法，图1为本发明农用机械的导航方法实施例的流程示意图，如图1所示，包括如下步骤：
步骤101、通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；本步骤中一个或多个传感器获取农用机械的位姿信

Claims (5)

1.一种农用机械的导航方法，其特征在于，包括：
通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；
根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题进行计算以获取农用机械的预期路径信息；
根据农用机械的两轮运动学模型以及跟踪问题终端时间无限调节器设计准则生成路径跟踪最优控制器；
根据所述农用机械的定位信息和所述预期路径信息获取路径误差；
根据所述路径误差信息及路径跟踪最优控制器获取路径调整信息并发送给自动转向***；
自动转向***的电磁换向阀进行人工转向***和自动转向***的切换，选择自动控制***作为农用机械的控制***，自动转向***的驱动模块根据调整信息生成调整信号；步进电机与所述驱动模块连接，根据控制信号调整液压转向器转向和转向速度，所述液压转向器由步进电机驱动，根据步进电机的转向、转向大小，定向、定量的将液压油输入到转向油缸的左腔或右腔，推动导向轮实现动力转向，所述人工转向动力***和自动转向***使用相同的液压转向器。
2.根据权利要求1所述的农用机械的导航方法，其特征在于，所述通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息包括：
从一个以上的传感器中获取农用机械的位姿数据；
根据基于双模糊控制器的自适应卡尔曼滤波算法对上述获取的位姿数据进行数据融合以获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息。
3.根据权利要求1所述的农用机械的导航方法，其特征在于，所述最优控制器随机械在路径中位置的变化而变化。
4.一种农用机械，包括农用机械本体和人工转向***，其特征在于，还包括：
导航装置，用于通过一个以上的传感器获取包括农用机械的位置坐标、速度和航向信息的定位信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及最优控制理论中的最小时间问题进行计算以获取农用机械的预期路径信息；根据农用机械的两轮运动学模型以及跟踪问题终端时间无限调节器设计准则生成路径跟踪最优控制器；根据所述农用机械的定位信息和所述预期路径信息获取路径误差；根据所述路径误差信息及路径跟踪最优控制器获取路径调整信息并发送给自动转向***；自动转向***，与导航装置连接，用于根据导航装置的调整信息对农用机械进行控制，所述自动转向***包括油泵、驱动模块、电磁换向阀、步进电机、液压转向器和转向油缸；
所述油泵用于为自动转向***提供转向动力；
所述电磁换向阀用于进行人工转向***和自动转向***的切换，选择自动控制***作为农用机械的控制***，所述人工转向动力***和自动转向***使用相同的液压转向器；
所述驱动模块用于根据调整信息生成调整信号；所述步进电机与所述驱动模块连接，用于根据控制信号调整液压转向器转向和转向速度；所述液压转向器由步进电机驱动，用于根据步进电机的转向、转向大小，定向、定量的将液压油输入到转向油缸的左腔或右腔，推动导向轮实现动力转向。
5.根据权利要求4所述的农用机械，其特征在于，还包括：
角位移传感器，用于测量转向轮的转向角度，并将测量结果发送给导航装置。
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