[实用新型]基于模糊控制的农机车载导航控制器

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及车载导航领域，具体而言，涉及基于模糊控制的农机车载导航控制器。

背景技术

近年来，“精细化农业”的概念随着计算机和信息技术的发展被广泛认可和推广。农用拖拉机被广泛应用在牵引和挂载农具实现耕地、播种、收割、施肥等日常的农田工作。农机的自动化程度是实现精细化农业的关键技术之一。

如果将自动导航驾驶技术应用在农机设备上，一方面可以让生产工人从单一、重复而繁重的劳动中解放出来，另一方面可以有效降低生产过程中人为造成的重复作业及漏作业等现象，提高农业施工精度。但是农用机(如拖拉机)系统本身是一个非线性的时变复杂系统，农田地况复杂，加之轮胎与地面相互作用的高度非线性，难以建立精确的数学模型，因此目前尚未有行之有效的农机车载导航装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种具有较好鲁棒性的基于模糊控制的农机车载导航控制器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于模糊控制的农机车载导航控制器，其包括定位模块、车载终端、转向控制模块、以及CAN收发模块；其中，定位模块用于获取农机当前位置和姿态方位信息，并通过CAN收发模块传送给车载终端；车载终端包括第二微处理器，该第二微处理器内置模糊PID控制器，该模糊PID控制器接收农机当前位置信息、及姿态方位信息，通过模糊控制后输出前轮期望转角，并通过CAN收发模块传送给转向控制模块，转向控制模块与农机转向机构连接，用于检测农机前轮实际转角值，并将前轮实际转角值与前轮期望转角比对，根据比对差值控制农机前轮转向。

此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：

优选地，定位模块包括第二微处理器、北斗导航接收器和电子罗盘；第二微处理器的型号为STM32F1032ZET6；北斗导航接收器用于获取农机当前位置信息，其包括S1216F8-BD北斗/GPS双模接收器及其外围电路，接收器的IPX端用于外接有源天线，RXD端和TXD端各通过一120Ω电阻后接入第二微处理器；电子罗盘用于获取农机姿态方位信息。

优选地，车载终端还包括工控触摸屏和按键电路，用于信息显示，路径预设和功能设置。

优选地，转向控制模块包括第三微处理器、角度传感器和转向执行器；第三微处理器的型号为STM32F1032ZET6；角度传感器用于实时采集前轮转动的转角值，其型号为WYT-AT-3-360无触点角度传感器；转向执行器用于控制农机转向机构。

优选地，转向执行器包括步进电机、全液压转向器、和电磁换向阀；步进电机与所述第三微处理器耦合，通过脉冲个数和脉冲频率改变转角和转速；全液压转向器连接在步进电机与农机方向轮之间；电磁换向阀连接在液压油泵与全液压转向器之间。

优选地，CAN收发模块包括CAN-BUS、和连接在该CAN-BUS上的若干个监控节点，每个监控节点均包括总线驱动芯片及其外围抗干扰电路，总线驱动芯片的型号为TJA1050T，其RXD端耦合第一光耦，TXD端耦合第二光耦，该第一光耦和该第二光耦的VA、VB通过DC-DC模块或者带有多个隔离输出的开关电源进行隔离。

优选地，总线驱动芯片的CANH端和CANL端各通过一个5Ω电阻后接入CAN-BUS。

优选地，总线驱动芯片的CANH端和CANL端与地之间并联2个30P电容。

优选地，总线驱动芯片的CANH端、CANL端与地之间并联2个防雷击管D1和D2。

优选地，第一光耦和所述第二光耦的型号为高速光耦6N137。

相比于现有技术，本实用新型的农机车载导航控制器的优势在于：具有多个功能模块，分别是：车载终端、CAN收发模块、定位模块、以及转向控制模块，其中的定位模块用于获取农机当前位置和姿态方位信息，转向控制模块用于检测农机前轮实际转角值，CAN收发模块将其他各个模块连接起来形成一个分布式控制结构，车载终端运用模糊控制有效实现农机自动导航控制。本实用新型的农机车载导航控制器的系统结构稳定可靠，不依赖精确数学模型，具有较好的鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，并非对本实用新型的限制。

图1是农机车载导航控制器的结构框图。

图2是CAN收发模块的电路原理图。

图3是北斗接收器及其外围电路的电路图。