农业机械学报

作者：罗承铭，朱星宇，王宁，谢勇进，钟婧，夏俊芳

单位：华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,

关键词：土壤采样车;点跟踪控制;导航;履带底盘;矢量场

基金：中央高校基本科研业务费专项资金项目（2662019QD001、2662023GXPY003）和国家自然科学基金项目（32271994）

针对当前农田土壤采样作业劳动强度大、精准性差、自动化程度低等问题，基于电驱履带底盘设计了一种农田土壤采样车及其自主作业控制系统。对采样车整机结构组成、工作原理与控制系统方案进行了阐述，基于有限状态机方法设计了采样车作业流程控制策略。以采样车自主完成农田内一系列采样点作业任务为目标，设计了点跟踪控制流程，建立了采样车点跟踪模型，运用矢量场法设计了采样车点跟踪控制算法。上线性能试验结果表明，基于矢量场法设计的采样车点跟踪控制算法具有良好的纠偏性能，能够快速上线且以较小的横向偏差保持对目标路径的稳定跟踪，当初始横向偏差为2m、初始航向偏差为0°时，行驶速度0.3、0.6、0.9m/s上线时间分别为15.7、11.8、11.9s，上线距离分别为4.72、7.10、10.74m。连续点跟踪试验结果表明，行驶速度0.3、0.6、0.9m/s下采样车相对于各目标路径最大绝对横向偏差分别为0.081、0.107、0.210m，平均绝对横向偏差分别为0.018、0.022、0.050m，标准差分别为0.026、0.027、0.064m，采样车停止位置相对于各目标点的绝对距离偏差平均值分别为0.068、0.081、0.141m。土壤采样装置性能试验结果表明，各机构运行平稳，同一深度下采样耗时一致，样本质量变异系数较小。采样车能够根据所设计的控制流程与点跟踪控制算法实现对一系列采样目标点的准确连续跟踪，满足农田土壤采样自动化作业需求。

来源：2024年第12期

《农业机械学报》期刊编辑部

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