基于不同電機的拖拉機自動導航轉向控制系統性能對比

摘要：為了提高拖拉機在農田環境中自主導航作業的控制精度,設計開發了3種基于不同類型電機的方向盤轉向控制系統,在分析步進電機、伺服電機和步進伺服電機3種電機的參數及其性能差異的基礎上,設計了拖拉機自動轉向執行機構,并配備了工控機PC、PLC控制器、前輪轉角檢測機構和GNSS定位系統等設備。設計了工控機車載終端軟件,能夠實現自動導航的嵌套雙閉環控制及相應PID控制算法,設計了控制系統的電氣原理圖和PLC轉向程序,在混凝土路面和田間播種作業兩種工況下進行了拖拉機自動導航實驗。實驗結果表明,當拖拉機作業速度為0.8m/s時,兩種實驗條件下,步進電機導航系統的均方根誤差分別為8.81cm和12.09cm,伺服電機導航系統的均方根誤差分別為4.85cm和10.55cm,步進伺服電機導航系統的均方根誤差分別為4.54cm和5.53cm,步進伺服電機在方向盤轉向控制系統中自動導航效果較好。