农业机械学报

作者：周志艳，余鑫，梁乐彬，向颖，陈羽立，罗锡文

单位：华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,

关键词：喷杆喷雾机;自动导航;单神经元控制;平移换行;四轮转向

基金：岭南现代农业实验室科研项目（NT2021009）、广东省乡村振兴战略专项（2020KJ261）、广东省科技计划项目（2021B1212040009）和吉安市科技计划项目（20211-055316）

针对传统喷杆喷雾机在转弯、换行过程中调头空间有限、转向半径大、易碾压作物等问题，提出了一种可利用车辆平行移动来实现换行作业的控制方法。基于平移换行方式设计了四轮转向喷杆喷雾机的导航控制系统，该控制系统采用RTK(Real time kinematic)定位模块和姿态传感器进行组合导航，以喷雾机位置信息和姿态信息作为输入，在四轮转向运动学模型基础上，结合运动学解算实现了喷杆喷雾机非转弯调头换行的自动导航跟踪控制，根据喷雾作业要求设计了基于有限状态机的自动作业策略。开展了传统PID（Proportion integration differentiation）控制器与单神经元PID控制器的实地对比测试。在常规方形硬质平整地块试验时，搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为7.63、4.27cm，而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为6.48、3.24cm。在常规方形田间地块试验时，搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为11.01、6.66cm，而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为8.60、4.47cm。试验表明，单神经元PID控制器与传统控制器相比，具有较好的控制精度与适应性，解决了传统换行方式转向半径大而需要较大的转向空间的问题，为宽幅喷杆喷雾机的地头转向和换行提供解决方案。

来源：2023年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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