两轮毂农用无人车自动转向自适应模糊PID控制研究

牛婷婷，王劲松

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

随着自动控制技术和人工智能的不断发展，农用设备的无人作业技术已成为国内外农业机器人研究的主要内容[1]。为使农用设备能够结合路径规划和GPS/INS自主导航实现全自动无人智能作业，自动转向控制是实现其功能的关键环节[2]，该技术的研究对农用设备实现自动化、现代化具有举足轻重的意义。目前，转向控制主要有电机转向控制和液压转向控制系统，针对上述控制系统，常见的控制算法有PID控制、神经网络控制、模糊控制等[3]。美国Zhang Q等使用加入了前馈的FPID算法设计了拖拉机电液转向系统[4]；张智刚、胡炼等人都是采用电机控制方法并结合了PID控制算法，实现了插秧机的自动转向控制[5,6]，极大地提高转向控制系统的工作精度。但上述研究的控制算法主要是针对传统拖拉机进行算法优化控制，其控制算法单一且应用范围窄小。

本设计以常用的两轮毂农耕机为基础，结合田间工作特点对其转向系统进行自动化改造，基于控制系统中常见的闭环控制系统，提出模糊PID控制算法，最终实现高精度、可靠性强、鲁棒性好的无人车实时自动转向控制方法。

1 控制系统总体结构和工作原理

传统农耕设备的转向由操作者手握把手控制转向，用户在控制方向的同时，还需要克服农耕机的震动影响，并且实时控制耕深深度，耗费大量人力和体力。本设计以市面上常见的两轮毂农用机械设备为研究对象进行设计改造，如图1所示，使其能够实时结合GPS/INS系统实现高精度自动化转向功能。……