基于粒子群优化与遗传算法融合的农业机器人PID转向控制方法

来源：农业机械学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：赵龙莲，张佳创，李梅，董志城，李军会

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

摘要：为解决农业机器人在运动过程中出现的转向不稳定和滞后问题，提出了一种粒子群优化（PSO）与遗传算法（GA）融合的PID控制方法。该融合算法利用PSO的快速优化能力，对GA的种群筛选环节进行优化。Simulink仿真结果表明，融合算法的适应度函数收敛速度加快，系统响应调整时间缩短，超调量几乎为零。随后，该算法被应用于农业机器人在不同场景下的转向测试。在对农业机器人的转向系统进行建模后，无负载悬浮状态下的转向测试结果表明，与人工试错PID控制和基于GA的PID控制相比，基于融合算法的PID控制减少了系统的上升时间、响应调整时间和超调量，提高了系统的响应速度和稳定性。实际道路转向测试结果表明，基于融合算法的PID控制响应上升时间最短，约为4.43s。当目标脉冲数设为100时，稳态调节阶段实际均值约为102.9，在3种控制方法中最为接近目标值，同时超调量也有所减小。不同场景状态下的转向测试结果表明，本研究提出的基于融合算法的PID控制具有良好的抗干扰能力，能够适应环境和负载的变化，提高控制系统的性能。该方法在农业机器人的转向控制中效果显著，为其他机器人的精确转向控制提供了参考。

关键词：农业机器人转向;PID控制;粒子群优化算法;遗传算法

基金资助：国家自然科学基金项目(31772064)