基于干扰观测器的直播机路径跟踪快速终端滑模控制

• 作者: 武涛 李彦明 林洪振 贡亮 刘成良
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 农学
• 关键词: 无入水稻直播机 路径跟踪 干扰观测器 快速终端滑模控制
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 农业装备与机械化工程|Agricultural Equipment and Mechanization Engineering
• 页码范围: 24-31
• 页数: 8页
• 分类号: S223.2+3|TP242.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.12.003

摘要

针对农田中存在不确定性干扰时,会导致建立的无人水稻直播机运动学模型精确度不高,从而使路径跟踪收敛时间长,跟踪效果较差等问题,提出由直播机运动学模型建立相应的非线性干扰观测器从而实现对不确定性复合干扰的精确观测.将观测到的干扰值补偿到运动学模型中以提高模型的精度,降低滑模控制的抖振.为了控制直播机沿指定路径作业并提高路径跟踪收敛时间,设计了一种快速终端滑模控制算法.基于李雅普诺夫判据检验了算法闭环系统的稳定性.使用Matlab/Simulink建立了农机运动学仿真模型,仿真结果表明,非线性干扰观测器能精确观测出系统的不确定性干扰.与不带干扰观测器的滑模控制算法相比,本文控制算法可有效减少收敛时间,抑制干扰带来的抖振.无人直播机水田作业实验表明,采用本文所提出的算法以1.2 m/s的速度高效作业时,横向平均绝对偏差为0.0247 m,均方差为0.0311m.并且转弯收敛速度快,无超调,路径跟踪精度满足实际作业要求.