基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统设计与试验

【摘要】：为实现节能、节水,提高灌溉和土地利用效率,在对太阳能技术、节水灌溉技术、全球定位系统(global positioning system,GPS)导航技术等进行研究的基础上,研制一种基于GPS导航的太阳能驱动平移式喷灌机,并在此基础上设计开发导航控制系统。整个机组以太阳能光伏组件和蓄电池为电源,直流电动机作为动力,采用四轮差速转向。以喷灌机横向偏差和航向偏差作为控制输入变量,直流电机脉冲调制(pulse width modulation,PWM)转速调节电压增量作为输出变量,构建基于线性比例控制的导航控制器,实现了对喷灌机两侧车轮转速的调节控制。导航控制系统以32位先进精简指令集机器(advanced RISC machine,ARM)微控制器STM32F103芯片为核心,集成导航控制器、转速操纵控制器、GPS、电子罗盘和转速传感器,采用控制器局域网(controller area network,CAN)总线结构进行通讯,实现喷灌机的自主导航控制。路径跟踪试验结果表明:喷灌机自动导航控制系统能基本满足喷灌作业要求,并能较好地实现路线跟踪,在以0.4、0.8 m/min速度行驶30 m过程中直线跟踪最大横向偏差不超过20 cm,系统可靠性较高。研究可为实现农业机械与太阳能技术相结合提供参考,对类似自走式喷灌机的发展提供依据。 【作者单位】： 西北农林科技大学水利与建筑工程学院;西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院;西北农林科技大学机械与电子工程学院;中国农业大学信息与电气工程学院;
【关键词】： 太阳能 GPS 喷灌系统 自主导航
【基金】：国家科技支撑计划(2015BAD22B01-02) 科技部国际合作项目(2014DFG72150) 教育部、国家外国专家局“111”计划项目(B12007)
【分类号】：S277.94
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