基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统设计与试验

来源：农业工程学报杂志2016年第16期北京时间：

作者：刘柯楠,吴普特,朱德兰,陈军,郭浩,

摘要：为实现节能、节水，提高灌溉和土地利用效率，在对太阳能技术、节水灌溉技术、全球定位系统（global positioning system，GPS）导航技术等进行研究的基础上，研制一种基于GPS导航的太阳能驱动平移式喷灌机，并在此基础上设计开发导航控制系统。整个机组以太阳能光伏组件和蓄电池为电源，直流电动机作为动力，采用四轮差速转向。以喷灌机横向偏差和航向偏差作为控制输入变量，直流电机脉冲调制（pulse width modulation，PWM）转速调节电压增量作为输出变量，构建基于线性比例控制的导航控制器，实现了对喷灌机两侧车轮转速的调节控制。导航控制系统以32位先进精简指令集机器（advanced RISC machine，ARM）微控制器STM32F103 芯片为核心，集成导航控制器、转速操纵控制器、GPS、电子罗盘和转速传感器，采用控制器局域网（controller area network，CAN）总线结构进行通讯，实现喷灌机的自主导航控制。路径跟踪试验结果表明：喷灌机自动导航控制系统能基本满足喷灌作业要求，并能较好地实现路线跟踪，在以0.4、0.8 m/min速度行驶30 m过程中直线跟踪最大横向偏差不超过20 cm，系统可靠性较高。研究可为实现农业机械与太阳能技术相结合提供参考，对类似自走式喷灌机的发展提供依据。

关键词：太阳能, GPS, 喷灌系统, 自主导航