[發(fā)明專利]基于新型趨近律滑模控制器的智能收獲機(jī)轉(zhuǎn)向控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010985270.8
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112068438B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立輝;喬楠
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.基于新型趨近律滑模控制器的智能收獲機(jī)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)通過標(biāo)定試驗，確定收獲機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的延遲系數(shù)τ和系統(tǒng)常量增益分量k_con，依據(jù)經(jīng)驗設(shè)計系統(tǒng)時變增益分量k_t；取k_t＝0.1×m_t，m_t為每秒進(jìn)入糧倉的糧食質(zhì)量；

(2)建立收獲機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型x₁＝θ_n為當(dāng)前收獲機(jī)轉(zhuǎn)向角度，系統(tǒng)增益k_s＝k_con+k_t，dK為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的非線性干擾，取值范圍為(-η_K,η_K)，d為其他干擾，取值范圍為(-η_d,η_d)；

(3)在當(dāng)前k時刻，利用雙天線衛(wèi)星接收機(jī)獲取收獲機(jī)的位置和航向角，計算收獲機(jī)與期望路徑的距離偏差d_e(k)和航向偏差y_e(k)，通過純追蹤路徑跟蹤算法解算期望航向角θ_d(k)；

(4)利用角度傳感器實時采集收獲機(jī)k+h時刻轉(zhuǎn)向角度θ_n(k+h)，h＝0,1,…,Δk-1,Δk為衛(wèi)星接收機(jī)數(shù)據(jù)采集時間間隔；求解當(dāng)前收獲機(jī)轉(zhuǎn)向誤差θ_e(k+h)，θ_e(k+h)＝θ_d(k+h)-θ_n(k+h)，計算切換函數(shù)s(k+h)，c＞0取0.5，求解趨近律函數(shù)值

具體包括如下步驟：

(4.1)利用角度傳感器實時采集收獲機(jī)k+h時刻轉(zhuǎn)向角度θ_n(k+h)，h＝0,1,…,Δk-1；

(4.2)求解當(dāng)前收獲機(jī)轉(zhuǎn)向誤差θ_e(k+h)，θ_e(k+h)＝θ_d(k+h)-θ_n(k+h)；

(4.3)計算切換函數(shù)s(k+h)，

(4.4)求解趨近律函數(shù)值Φ(s(k+h))＝η+γ(1+|s(k+h)|^1-α/μ)^-1，k為趨近律系數(shù)，取0.5，0＜α＜1取0.3，sgn(·)為符號函數(shù)，η＞0取0.3，γ＞0取0.5，需滿足η+γ＜1，μ＝σ|s₀|^1-α，σ＞0取0.1；

(5)依據(jù)趨近律函數(shù)值計算控制量u(k+h)并輸入至驅(qū)動模塊，驅(qū)動收獲機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)收獲機(jī)的轉(zhuǎn)向跟蹤控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新型趨近律滑模控制器的智能收獲機(jī)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，計算期望航向角包括如下步驟：

(3.1)計算k時刻收獲機(jī)與期望路徑的距離偏差d_e(k)：

k時刻利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獲取收獲機(jī)的位置(x_h(k),y_h(k))；

計算d_e(k)：Ax+By+C＝0為期望路徑的數(shù)學(xué)模型，|·|為絕對值函數(shù)；

(3.2)計算k時刻收獲機(jī)與期望路徑的航向偏差y_e(k)：

k時刻利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獲取收獲機(jī)的航向；

計算y_e(k)：y_e(k)＝y(tǒng)_d(k)-y_n(k)，y_d(k)為期望路徑的航向；

(3.3)計算期望航向角θ_d(k)，計收獲機(jī)前后輪軸距為L，前視距離為L_d，取L_d＝4m，計算

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于新型趨近律滑模控制器的智能收獲機(jī)轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中，控制量u(k+h)計算公式如下：