农业机械学报

作者：何杰，刘善琪，满忠贤，岳孟东，王靖霆，汪沛，胡炼

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,华南农业大学,

关键词：农业机械;自动驾驶;路径跟踪;曲线导航;全状态反馈控制

基金：井冈山农高区省级科技专项“揭榜挂帅冶项目(20222 051252)和广东省科技计划项目(2023B0202010023)

不规则农田中,沿曲线路径作业可有效提高无人化农机作业适用性。针对当前无人化作业曲边农田作业覆盖率低的问题,本文提出一种基于全状态反馈控制的曲线路径跟踪控制方法。构建一个以横向偏差、航向偏差和航向增量作为状态向量的三阶全状态反馈控制器。将系统线性化并转换为空间矩阵形式,在满足系统稳定性约束的条件下求解增益矩阵,从而获取前轮转角。基于Matlab/Simulink仿真环境对控制器性能进行验证,结果表明,补偿后平均绝对误差相较于补偿前算法降低31%,最大绝对误差降低17.9%。为验证本文所提方法,设计了3组田间试验。变曲率路径试验结果表明,当农机作业速度为0.7m/s时,横向偏差最大值为0.0705m,绝对误差为0.0218m,标准差为0.0234m,航向偏差最大值为12.25°,绝对误差为1.37°,标准差为1.68°;定曲率路径试验结果表明,横向偏差最大值为0.1034m,绝对误差为0.0424m,标准差为0.0477m,航向偏差最大值为8.9°,绝对误差为1.86°,标准差为2.45°;沿曲边田埂跟踪试验结果表明,横向偏差最大值为0.0597m,绝对误差为0.0123m,标准差为0.0158m,航向偏差最大值为7.01°,绝对误差为1.85°,标准差为2.49°。跟踪精度均能满足作业需求,研究结果为无人农机进行复杂多变的曲边作业提供了理论和技术支撑。

来源：2025年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

查看农业机械学报杂志2025年第2期