基于MEMS传感器的两轴姿态调整系统设计与试验

• 作者: Yubin Lan 王书茂 谭彧 郑永军 马超
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 农业装备 步进电机 设计 姿态检测 MEMS陀螺仪
• 年，卷（期）: 2015,（z1）
• 页码范围: 28-37
• 页数: 10页
• 分类号: S23
• 字数: 7830字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.z1.005

摘要

在精准农业生产过程中，传感器实时采集作物信息或环境状态，传感器与作物的相对位置，直接影响到采集数据的准确性，及后期处理的效率，甚至影响到作业的效果。而田间道路、垄间颠簸，会影响传感器与作物相对位置，造成信息失真和不准确，为了减少地面不平整干扰对传感器位置的影响，该文提出了基于MEMS传感器步进电机驱动的两轴姿态调整系统。该研究分析了系统的工作原理和控制方法，以陀螺仪、重力加速度计为姿态测量元件，步进电机为驱动部件，设计基于单片机控制的两轴姿态调整系统平台软硬件结构。系统采用单片机对陀螺仪和加速度计信息的实时采样，建立了多传感信息的融合算法和姿态判定模型，可以实时分析检测对象姿态，并输出控制步进电机，对平台姿态进行补偿调整，保持控制对象的相对惯性空间方位不变，实现了平台姿态平衡的快速控制。同时系统加入了绝对位置传感器，实现初始工作状态的自动复位。测试试验结果表明，系统运行稳定，单轴姿态调整精度在平整坡路状态下最大误差在0.5°以内，在田间颠簸路况运行下最大误差在3.0°以内，能够满足信息采集和检测过程中姿态自动调整、保持相对位置的控制要求。利用该控制系统，能够提高信息采集的准确性，在精准农业生产中具有应用作用。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	谭彧		52	700	14.0	25.0
2	王书茂		67	1243	19.0	33.0
3	马超		28	247	10.0	15.0
4	郑永军		25	201	8.0	13.0
5	Yubin Lan		1	24	1.0	1.0