农用柔性底盘偏置轴转向机构联动耦合控制策略及试验

来源：农业工程学报杂志2019年第23期北京时间：

作者：瞿济伟,郭康权,宋树杰,TranVanCuong,李翊宁,

摘要：针对农用柔性底盘前轮转向时两偏置轴转向机构难以保持联动关系而影响顺利转弯的问题，基于阿克曼转向几何与交叉耦合控制原理，设计了偏置轴转向机构联动耦合控制策略，采用模糊PID控制算法对两转向轮转角联动轮廓误差进行补偿，并依据方向盘信号大小和变化率对电磁摩擦锁PWM控制信号占空比进行调节，以匹配偏置电动轮转向的角速度，使两转向机构形成耦合而保持期望联动关系；基于MATLAB/Simulink对控制策略进行了仿真，且在硬化路面上实施了阶跃转向、蛇行转向及随机转向3种运动方式的试验验证，并对比分析了转角分配控制下的前轮转向效果。试验结果表明：耦合控制方法下柔性底盘前轮阶跃转向响应均在0.8 s内，左、右侧转角最大超调为1.3°；电磁摩擦锁的开闭可较好匹配电动轮的转向；左、右前轮对于各自目标角具有良好的跟踪性能；3种转向方式下最大与平均跟随误差值均小于分配控制方法；两轮联动的最大与平均转角轮廓误差分别为：阶跃转向1.2°与0.6°、蛇行转向1.1°与0.6°、随机转向1.0°与0.5°；耦合控制下仿真与试验转角的轮廓误差变化趋势一致，最大误差为2.2°，证明仿真模型合理有效。耦合控制下偏置轴转向机构联动控制效果优于转角分配控制，转向效果良好，该文提出的柔性底盘偏置轴转向机构联动耦合控制策略有效且可行。

关键词：农业机械, 控制, 算法, 柔性底盘, 前轮转向, 联动, 耦合控制, 试验