[發明專利]一種拖拉機自動轉向系統的建模系統

在審

• 申請號: 201810709589.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN109283923A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 陳凡;馬林;朱立強;朱捷;劉天一;曾迪暉;楊業
• 申請（專利權）人: 清博（昆山）智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

1.拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，包括：

期望轉角決策程序模塊，首先根據期望路徑計算出拖拉機的期望航向軌跡角，接著結合拖拉機的實際位置(x,y)，計算出拖拉機當前位置與期望行駛軌跡之間的垂向距離，即橫向位置偏差；通過該橫向位置偏差與40m的比值求出航向偏差角；最后將期望航向軌跡角與航向偏差角之和作為航向角控制指令輸出至航向角控制器程序模塊；

航向角控制器，根據期望轉角決策程序模塊輸出的航向角控制指令結合拖拉機的實際航向角計算出航向角速率指令，并輸出至角速率控制器；

角速率控制器，根據航向角控制器輸出的航向角速率指令結合拖拉機的實際向角速率計算出指令電流值，并輸出至電流至前輪轉角程序模型；

電流至前輪轉角程序模型，根據角速率控制器輸出的指令電流值，計算出拖拉機前輪轉角值，并輸出至前輪轉角至航向角程序模型；

前輪轉角至航向角程序模型，根據電流至前輪轉角程序模型輸出的拖拉機前輪轉角值計算出拖拉機的實際航向角和拖拉機的實際航向角速率，并將拖拉機的實際航向角傳至航向角控制器和航向角至車輛位置程序模型，將拖拉機的實際航向角速率輸出至角速率控制器；

航向角至車輛位置程序模型，根據前輪轉角至航向角程序模型輸出的拖拉機的實際航向角計算出拖拉機當前的相對位置坐標(x,y)，并輸出至期望轉角決策程序模塊。

2.根據權利要求1所述的拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，所述航向角控制器采用比例-積分控制方法對拖拉機行駛過程中的航向角進行控制，所述比例-積分控制方法通過如下計算公式來實現：

其中，為航向角控制器所計算出的航向角速率指令，k_p，k_i分別為比例控制參數與積分控制參數，θ為拖拉機的實際航向角。

3.根據權利要求1所述的拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，所述角速度控制器利用比例控制算法對拖拉機行駛過程中的航向角速率進行實時控制，通過如下計算公式來實現：

其中，I為角速度控制器所計算出的指令電流，k_a為比例控制參數，為拖拉機的實際航向角速率。

4.根據權利要求1所述的拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，所述電流至前輪轉角程序模型包括死區程序模塊，一個轉角增益程序模塊以及一個積分環節程序模塊，通過死區程序模塊計算的結果乘以轉角增益程序模塊提供的轉角增益系數后再由積分環節程序模塊對時間進行積分可以得到大致的拖拉機前輪轉角。

5.根據權利要求1所述的拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，所述前輪轉角至航向角程序模型里包含有車速及車身長度信息。

6.根據權利要求1所述的拖拉機自動轉向系統的建模系統，其特征在于，所述航向角至車輛位置程序模塊通過對車速與當前航向角的正弦值與余弦值的乘積進行積分，可以求出拖拉機當前的相對位置坐標(x,y)。