履带式联合收获机水田作业转向运动学分析与试验

关卓怀，沐森林，吴崇友，陈科尹，廖宜涛，丁幼春，廖庆喜

履带式联合收获机水田作业转向运动学分析与试验

关卓怀1,2，沐森林2，吴崇友2，陈科尹2，廖宜涛1，丁幼春1，廖庆喜1※

（1. 华中农业大学工学院，武汉 430074；2. 农业农村部南京农业机械化研究所，南京 210014）

为设计适于水田土壤环境的履带式联合收获机导航控制器，需准确分析履带联合收获机在水田中的运动规律。该研究在建立履带联合收获机转向运动学模型的基础上，推导了低速侧履带转向滑移率和高速侧履带转向滑转率与转向半径、转向角速度、履带卷绕速度的关系，搭建了履带联合收获机转向运动参数测试系统，采用限幅平均滤波处理转速信号，滤波窗口宽度为10个采样值时，转速信号方差减小了60.8%；采用扩展Kalman滤波器融合定位数据和IMU传感器数据记录履带式联合收获机行进轨迹和航向角，航向监测标准差比滤波前减小53.6%。田间试验表明，水田中履带式联合收获机的转向半径和转向角速度主要与前进速度和滑转率、滑移率相关，高速度侧履带滑转率随前进速度的增加而增大，变化范围为0.066～0.378，低速侧履带滑移率接近1，由于履带转向时的滑移滑转，实际转向半径大于理论转向半径，转向半径修正系数的变化范围为1.737～2.947，与前进速度呈二次函数关系；实际转向角速度小于理论转向角速度，转向角速度修正系数的变化范围为0.315～0.677，与前进速度呈幂函数关系。研究结果可为水田作业的履带式联合收获机导航控制器设计提供理论依据和参考。……