果園打藥機(jī)自動行走控制系統(tǒng)研究.pdf

1、為了避免勞動者直接接觸農(nóng)藥、減輕農(nóng)藥中毒風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約農(nóng)業(yè)勞動力以及降低勞動強(qiáng)度，本文研究了一套果園打藥機(jī)自動行走控制系統(tǒng)，本文以實(shí)驗(yàn)室自主研制的3GT-200型果園動力地盤為依托，從田間應(yīng)用的實(shí)際需要出發(fā)，利用微機(jī)控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對果園打藥機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)、運(yùn)動控制及避障等方面進(jìn)行了一系列的分析和研究。本文基于16位超低功率消耗單片機(jī)MSP430F149，通過超聲波傳感器對障礙物的相對距離進(jìn)行檢測，識別正確路徑，設(shè)計(jì)出

2、魯棒控制器對轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)了果園打藥機(jī)的自動行走和避障功能，并通過無線通訊完成了與PC機(jī)之間的遠(yuǎn)程監(jiān)測電路設(shè)計(jì)。主要完成以下工作。
　　 首先，基于對果園打藥機(jī)自動控制系統(tǒng)功能的分析，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件架構(gòu)。詳細(xì)介紹了果園打藥機(jī)自動行走系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，其核心為MCU控制芯片MSP430F149單片機(jī)，在電源管理、超聲波傳感器測距定位、電機(jī)控制、數(shù)據(jù)融合等方面也進(jìn)行了設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)之間無線通訊在人機(jī)交互和無線

3、通訊方面也做出了硬件電路設(shè)計(jì)，這些都為果園打藥機(jī)的自動行走系統(tǒng)提供了支持。
　　 其次，完成了果園打藥機(jī)自動行走控制系統(tǒng)的硬件選型和兼容性匹配，在軟件設(shè)計(jì)方面，利用Altium Designer6.9繪制了果園打藥機(jī)自動行走控制系統(tǒng)的電路圖。同時，利用C語言完成了超聲波測距系統(tǒng)、溫度補(bǔ)償?shù)饶K的程序設(shè)計(jì)。
　　 再次，設(shè)計(jì)了對轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行控制的魯棒控制器，采用增量式PID控制方法通過對電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)對油門開度的控制，實(shí)現(xiàn)了

4、模擬環(huán)境下的“S”型曲線避障行走路徑。本文將多組超聲波傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，對超聲波傳感器前不同距離處的測量值進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算，以此作為不同障礙物在超聲波傳感器前所處距離的標(biāo)準(zhǔn)值，同時提取多組超聲波傳感器的特征值，作為對不同障礙進(jìn)行“有無”判斷的準(zhǔn)則。
　　 最后，分別對轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)速、多組超聲波傳感器采集數(shù)據(jù)的融合、超聲波傳感器數(shù)據(jù)采集、模擬果園環(huán)境下打藥機(jī)自動行走避障等做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和分析，給出了基于單片機(jī)控制的果園打藥機(jī)的