适于棉花铺膜播种的视觉导航控制系统的设计与研究

摘要

农用车辆视觉导航在提升田间作业速度和效率，以及减轻操作人员的劳动强度等方面有着重要意义。本文以农用车辆视觉导航控制系统为研究对象，将机电一体化、传感、模糊控制等理论相结合，在棉花铺膜播种阶段下，对农用车辆视觉导航转向控制进行了研究，主要研究如下：
　　（1）在阅读了大量相关文献的基础之上，分析农用车辆自动导航的相关方法以及主要控制策略的国内外现状，阐述了相关视觉导航控制策略优缺点，总结出本文主要的研究侧重点。
　　（2）通过研究铺膜播种时期棉田环境及作业特点，搭建棉花铺膜播种机路径图像采集平台，通过对棉田路径信息的研究，设计了用NI Vision对棉花生产过程中铺膜播种期间农田路径的图像分析，并对视频图像进行进一步处理，提取路径信息。
　　（3）通过分析机械转向系统执行机构的技术特点，确定视觉导航转向执行机构的总体技术方案及系统组成、关键机构的运行参数、执行系统的驾驶舱空间利用等。重点研究田间作业车辆视觉导航的转向控制，对转向控制采用模糊算法，建立转向控制数学模型，从而控制车辆的按预定路线行驶，确保车辆行驶路线与前期检测出的视觉导航路径相吻合。仿真结果表明，该模糊控制策略对转向信号有着较好的跟踪能力，在控制系统中信号有着较好的适应能力，可以获得更好的运动稳定性和操控性。
　　（4）最后根据农用车辆作业特性，研究了视觉导航试验控制平台，完成了转向系统以及传感器的安装，并通过LabVIEW建立了视觉导航控制测控系统，最后对所设计的农用车辆视觉导航控制系统进行试验。
　　通过对系统进行试验测试结果表明，试验设计方案基本满足测试的要求，但还存在一些问题需要进一步的解决。文章的最后也对本文设计的系统进行了总结，以及对未来深入研究进行了展望。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状分析

1.3论文研究内容

1.4本章小结

第二章 导航路径信息的处理与提取

2.1图像的采集

2.2 导航路径的预处理

2.3 导航路径的提取

2.4 视频路径图像的处理

2.5本章小结

第三章 转向控制算法的设计及仿真

3.1模糊控制理论

3.2基于模糊理论的控制器设计

3.3棉花铺膜播种条件下农用车辆转向控制策略开发

3.4农用车辆转向控制系统仿真分析

3.5本章小结

第四章 转向控制系统的试验平台设计与分析

4.1硬件系统总体设计

4.2测控系统软件设计

4.3试验分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2展望

参考文献

致谢

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