[發明專利]一種基于單拋盤模型的全自動投餌船均勻投餌的控制方法

在審

• 申請號: 202111180271.6
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN114217543A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 朱增桂;趙德安;張軍;孫月平;秦云;袁浩
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;A01K61/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于單拋盤模型的全自動投餌船均勻投餌的控制方法。該方法針對水產養殖池塘輪廓不規則、大小不確定，單拋盤投餌存在投餌密度分布不均勻、不對稱、縱向餌量密度分布中心偏移等問題，使用GPS/BD導航系統確定投餌區域，結合單拋盤投餌餌料分布模型，規劃正逆回字形投餌船作業路徑。通過采用實時動態插點路徑跟蹤控制算法進行作業路徑導航控制，結合控制船速、拋盤拋幅、餌料下料流量，實現在給定投餌區域內均勻投餌。本發明具有成本低、控制簡單、均勻投餌精度高等優點，可以有效提高水產養殖投餌質量。

技術領域

本發明涉及路徑規劃及自動導航路徑跟蹤控制領域，特別是自動投餌船的路徑規劃及其 自動導航控制。

背景技術

我國的水產養殖產業居世界首位，在許多養殖環境中需要在特定區域內均勻投餌，但是 現存的均勻投餌技術存在諸如成本較高、均勻投餌精度低、實用性較差等缺陷，因此研究一 套成本低、控制簡單、均勻投餌精度高的均勻投餌方法十分必要。

當前單拋盤投餌應用地比較廣泛，其具有投餌成本低、控制簡單等優點，應用在投餌船 上十分簡便，但是單拋盤投餌具有餌料密度分布不均勻、不對稱、縱向餌量密度分布中心偏 移等問題，不易實現高質量的均勻投餌。因此，研究一套基于單拋盤模型的高精度的均勻投 餌方法十分重要。

發明內容

本發明在基于常規的回字形作業路徑規劃方法上，結合單拋盤投餌存在投餌密度分布不 均勻、不對稱、縱向餌量密度分布中心偏移等問題，提出一種多行程餌料疊加的投餌方法， 從而解決投餌密度分布不均勻的問題。通過GPS/BD導航系統和單拋盤模型規劃投餌路徑， 通過檢測投餌區域和剩余餌量計算單位區域內投餌量進而調整船速和下料流量實現投餌餌 料均勻，采用實時動態插點路徑跟蹤控制算法，提高投餌船的直線路徑跟蹤的精度，航跡切 換時，通過設置線性減速區和線性加速區，采用低速過彎的方法實現平滑轉彎，避免出現過 沖問題。

本發明的目的是為了解決現有的基于單拋盤投餌不均勻問題，以及彌補投餌船路徑跟蹤 精度不高的不足。本發明的投餌方法方法及路徑跟蹤控制方法可以在給定投餌區域內實現均 勻投餌。

本發明為解決上述問題，采用的技術方案包含以下步驟：

Step1：通過多次實驗計算單拋盤在不同轉速n_k時所對應的拋盤縱中線兩側的縱向密度 峰值1/2點與縱中線的橫向距離|x_1(k)|、|x_2(k)|，以此計算所需投餌船作業路徑之間距離d_1(k)、 d_2(k)。測得餌料密度中心M_k在縱中線上的正投影點P_k距拋盤的距離L_k。將上述多次實驗建 立的n_k、d_1(k)、d_2(k)和L_k按條目存表待查。

Step2：使用船載GPS/BD導航系統測得目標作業區邊界處各個角點經緯度坐標并將其轉 化為平面坐標，確定投餌作業邊界，并計算需均勻投餌區域的面積S，使用稱重傳感器測取 餌量總重量Q，計算單位區域內投餌量。

Step3：根據Step2確定的投餌區域，結合Step1中建立的作業路徑之間的距離d_1(k)、d_2(k)條目表，選取合適的拋盤轉速n_k，規劃正逆回字形投餌船作業路徑。

Step4：從Step3中確定的拋盤轉速n_k所對應的條目中找到L_k，確定正投影點P_k與GPS/BD 天線G點之間的關系，將P_k作為跟蹤作業路徑的當前位置。

Step5：通過實時動態插點路徑跟蹤控制算法跟蹤已規劃的投餌船作業路徑進行投餌作 業，并適時調整船速、下料流量和拋盤轉速。