为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机,伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了激光整地机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进激光整地机的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。
(1)在没有农具的情况下,对已安装的拖拉机进行1000m测试。在1000m范围内设置3个点来回走动几次,观察这3个点的误差。将误差调整到较小距离,以达到激光整地机的指定范围。这样做的优点是将拖拉机调整到位,并且在连接农机后误差较大时,仅需调整农机,而无需考虑拖拉机的直立问题。在调整拖拉机的同时,对驾驶员和驾驶员进行了激光整地机的实际操作培训,为将来驾驶员和驾驶员的操作奠定了良好的基础。(2)将拖拉机挂在播种机上后,在1000m范围内设置3个点,操作方法同上。通过以上反复调试,驾驶者基本可以掌握北斗导航自动驾驶系统,然后再下地。
该系列卫星平地控制系统性能稳定,水准仪精度为±2CM,可支持水平,平坦地面。信号通过无线电发送,并且调平操作不受地形高度差的限制,并且不受恶劣天气的影响。只要有卫星信号,激光整地机就可以全天工作,大大提高了找平效率和设备利用率。无线电传输距离长,特别适合大规模操作。该系统还配备了一个数据返回模块,该模块将调平过程参数以及车辆位置和速度上传到服务器。用户可以方便地在校平平台上查看校平操作和车辆状况,并管理校平操作。在激光整地机上配置的地面基站也可以与导航基站一起使用,从而提高了设备的多功能性。支持中英文界面,产品正逐步推向海外市场。
(1)加强北斗导航自动驾驶的售后服务,每年不少于两次以上的实际操作培训,使每个用户都能熟练掌握和使用北斗导航自动驾驶系统。(2)视频文字太小,驾驶者看不到A-B线符号。建议放大视频中的文字。(3)信号不稳定,特别是当地形低并且地面上有很多树木,信号差,有时信号丢失,建议增加基站。(4)激光整地机操作系统需要改进。它缺少中文拼音的书写功能,并且无法存储和累积英亩数。(5)当机车停止并关闭所有设备并在20分钟后重新启动时,如果无法正常进行导航或广播线路弯曲,建议制造商更换设备。(6)配备激光整地机的拖拉机提高了驾驶员的舒适度,但降低了驾驶员的警觉性,并且在有人工作时需要小睡片刻。(7)每次设置AB线时,拖拉机都需要空运行,这会增加燃油消耗。将土地翻滚两次后,车辙痕迹会加深,从而导致土地被压实并影响农作物的生长。建议开发一种手持式光敏指示设备。