基于不确定时滞的农用车辆自主导航控制器设计.pdf

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1、第55卷第1期VoL55No．1农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2017年1月January2017doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2017．01．011基于不确定时滞的农用车辆自主导航控制器设计陈晨，马建军，孙向阳，刘冬梅，刘登忠(224002江苏省盐城市江苏农垦农业机械推广站)[摘要】讨论了各种时滞环节的等效时滞对农用车辆自主导航控制器设计的影响。通过仿真与计算，确定了所讨论的车辆系统在不考虑时滞情况下设计的控制器作用下所能承受的等效临界时滞为0．7884S。采用Pad

2、e函数对时滞环节进行近似处理，并在ITAE优化准则下，确定了有时滞情况下的最优PID控制器为鼾0．01。在整定后的控制器作用下，闭环系统单位阶跃响应的超调量为4．63％，调整时间为3．75S，以此保证车辆跟踪精度与动态品质。为农用车辆自主导航研究提供了一种基于时滞影响下的控制器调整方法。以期为农用车辆自主导航控制器的设计提供一种技术方案。[关键词]农用车辆；自主导航；时滞；ITAE优化准则；PID控制器[中图分类号]$229+．1[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2017)01—0047-05UncertainEffectofTime-delayso

3、ntheControllerDesignforAutonomousNavigationofAgriculturalMachineryChenChen,MaJianjun，SunXiangyang,LiuDongmei，LiuDengzhong(AgriculturalMachineryExtensionStationofJiangsuAgribusiness，YanchengCity，JiangsuProvince224002，China)[Abstract】IrIthispaper，theinfluenceofvarioustime-delaysonthecon

4、trollerdesignmethodofagriculturalvehiclesisdis-cussed．Thesimulationsandcalculationresultsshowthatthecriticaltime-delayvalueoftheclosedloopsystemwit}lthecon—trollerwhichisdesignedregardlessoftime-delayis0．7884S．Padeapproximationmethodisusedtosimplifythesystemwithtime—delay．Moreover,bas

5、edontheITAEperformanceindex，theoptimalPIDcontrollerisreached．Ovemhootandadjustingtimeoftheclosed-loopsystemwiththePIDcontrollertunedbyITAEare4．63％and3．75Srespectively．SimulationresultsshowthatsatisfactorydynamicperformanceCanbeachievedunderthecontroller．Therefore，acontrolleradjustment

6、methodisprovidedforagriculturalmachinerynavigationwhichhastakenallpossibletime-delayintoconsiderationinglobalview，aimingtoweakenoroffsettheunpredictableinfluenceofinevitabletime-delays．[Keywords】agriculturalvehicles；autonomousnavigation；time-delay；ITAEoptimizationcriterion；PIDcontroll

7、erO引言农用车辆自主导航技术主要包括导航传感器、路径规划、车辆模型的建立和跟踪控制器的设计等⋯。其中，结合车辆导航实际情况和给定性能指标对跟踪控制器进行优化设计是提高车辆导航精度的常用手段[2。州。国内外研究表明。农用车辆工作环境极为复杂。其运动受自然环境、土壤条件、负荷变化等许多非线性因素的影响。这就要求设计的控制系统不仅要满足跟踪路径稳、准、快，还要考虑其他影响农机导航精度的不确定因素。时滞系统的控制是控制理论应用的一个重要领域，在工农业生产过程中，具有时滞特性的控制收稿日期：2016--07-08修回日期：2016-07—19对象是普遍存在的[11]。在农

8、机导航作业