水稻直播机系统设计研究.doc

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1、学无止境水稻直播机系统设计研究近年，水稻直播机在一些大规模的农场，实现了广泛的应用。水稻直播机主要是利用机械将刚破胸的水稻种子直接播种在水田中，与传统的手工水稻播种相比，水稻直播机不仅节省了人力、时间，还具有很大的优势：定行、直行和宽行，使得直播稻与移栽稻生长环境处在相似的状态下，以达到高产、稳产的目的。1水稻直播机自主驾驶系统功能结构水稻直播机自主驾驶系统主要包括七个重要的部分，即：ARM控制器模块、CAN总线驱动电机模块、油门电动推杆模块、北斗GNSS接受机模块、角度传感器模块、倾角传感器模块、平板人机交互模块。ARM控制器模块：主要用来

2、满足对导航控制算法的预算量，以及信号的提取速度，以实现对直播机各路信号的采集，并将其进行精确的运算，然后并将其发送给执行机构。CAN总线驱动电机模块：是自主驾驶系统的执行机构，主要是在接到控制器模块发出的指令后，按照其具体的要求，实现方向盘轴转动，以满足水田直播过程中转向的要求。油门电动推杆模块：是自主驾驶系统中速度控制的主要模块，通过油门电动推杆的最大推力和拉力，以达到速度控制的目的。北斗GNSS接受机模块：主要是通过天线接收GPS卫星信号对电台发出的信号，以实现在水稻直播过程中的高精度定位，之后再通过串口将信息发送给控制器。角度传感器模块

3、：在测量过程中，轴通过连杆机构和拖拉机转向相连，然后通过信号发送转向的方式，将转向信息送到农机的实时位置。倾角传感器模块：主要是在水稻直播机自主驾驶系统中，通过34ms的时间进行采样，并将采样信息通过信号发送器，将其传递给自主驾驶系统的控制点，然后得到农机的仰俯角和横滚角。平板人机交互模块：在水稻直播机自主驾驶系统中，主要是通过对农机参数的初始信息、作业操作管理、作业监控和现实等信息进行设定，然后通过控制器和蓝牙将实时信息进行交互。2水稻直播机自主驾驶软件结构3学无止境在水稻直播机自主驾驶系统的系统功能结构设计基础上，还必须要加强水稻直播机自

4、主驾驶软件结构设计。因为水稻直播机自主驾驶软件结构，以及各项参数的设定，如：角度传感器安装的处置、天线安装精确尺寸，从而实现水稻直播机自动驾驶的精确度。3水稻直播机自主驾驶计算法在对水稻直播机自主驾驶功能结构，以及自主驾驶软件结构的基础上，还必须要通过自主驾驶计算的方式，以实现水稻直播机在播种过程中的精确度。3.1农机前轮转角跟踪计算方法为保证水稻直播机在工作中精准度，必须要对其是否能快速、稳定响应轨迹跟踪进行计算。在具体计算过程中，首先在水稻直播机原来的方向盘上安装了一套减速机构，并且由控制器发出的CAN信号实现对电机转速进行控制。在具体的

5、控制过程中，主要是通过1:10的比例，将减速比转到方向盘上，并且再经由方向盘带动农机转向机构，以实现直播机车轮的转向。接着，这种转向信息又会被直播机上安装的角度传感器获得，之后再将信号发送给控制器。3.2轨迹跟踪计算法在通过轨迹跟踪计算时，主要是通过建立坐标的方式进行，例如：以AB为纵轴，以AB垂直线为横轴，接着根据建立的坐标（如图1所示）。图1农机运动学模型在具体的计算过程中，以拖拉机后轮轴的中心作为参考点，然后建立水稻直播机的运动学模式。∂===tansincostvvyvxθθθ线速度，θ则表示直播机航向角，l则表示前后轴间距，δ则表示

6、直播机前轮转角，且向左偏位正，向右偏为负。之后再结合水稻直播机的直线跟踪模型（如图2所示）。根据图中的几何关系，并结合相关的数学知识，进行精确的计算，得出以下几个式子：然后将公式（2）带入到（6）中，得出：22)cossin(2arctanddLddLl−+θθ=∂（7）根据公式（7），可以精确计算出水稻直播机当前时刻的位置，以及确定航向角的最佳转角，以实现对水稻直播机进行精准的控制。最后，为了进一步确定水稻直播机的精准度，还必须要通过田地实验，并进行准确的跟踪，并作出精确的数据记录。之后在对数据、误区进行准确的分析，并据此对误差进行不断调整

7、，以不断完善水稻直播机的自动驾驶系统的控制，从而满足水田精准的播种要求。4结束语综上所述，本论文以水稻直播机自主驾驶系统的设计为出发点，通过硬件改造、软件系统的构建，并通过准确的计算方法，最后经过实验的不断完善和调整，以实现水稻直播机自主驾驶系统的精准控制，满足水田播种精准的要求。参考文献：3学无止境[1]苗峻齐,罗锡文,张智刚等.无人驾驶水稻精量穴直播机的自动控制系统设计[C].中国农业工程学会2011年学术年会论文集,2011:1-5.[2]孙红梅,张洪.机械化直播:我国水稻种植的一场技术革命?[J].农村•农业•农民B,2016(06)

8、:42-44.[3]吴鹏,李彦明,刘成良.水稻直播机自主驾驶系统设计[J].机电一体化,2017(06):59-63.3