北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法及系统技术方案

技术编号：40380694 阅读：15 留言：0更新日期：2024-02-20 22:18

本申请提供一种北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，涉及农用机械自动驾驶控制领域。所述方法包括：外环控制器和内环控制器；所述外环控制器用于基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角；所述内环控制器用于基于所述当前预瞄点对应的前轮期望转角和前一预瞄点对应的前轮实际转角确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量。本申请实施例提供的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，可以保证农机自动驾驶的作业精度。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及农用机械自动驾驶控制领域，尤其涉及一种北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法及系统。

技术介绍

1、目前北斗农机自动驾驶技术路线大体可分为定位、规划、控制三大模块，农机自动驾驶设备通过全球导航卫星系统实时动态定位(gnss-rtk)技术感知农机所在位置，根据偏离预设作业线情况规划出前轮转向角度，最终下发方向盘电机转向指令。

2、传统农机自动驾驶系统方案中，定位、规划、控制三模块耦合程度较低，不能根据反馈到的误差情况自适应及时调整规划，因此，在面对复杂环境时，例如泥泞路段，会导致控制效果不佳，出现超调或欠调情况，影响作业精度。

技术实现思路

1、本申请提供一种北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法及系统，用以解决现有技术中农机自动驾驶控制效果不佳的缺陷，提高农机自动驾驶的作业精度。

2、第一方面，本申请实施例提供一种北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，包括：

3、基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角；

4、基于所述当前预瞄点对应的前轮期望转角和前一预瞄点对应的前轮实际转角确定当前预瞄点对应的期望转角偏差；

5、基于所述当前预瞄点对应的期望转角偏差确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量。

6、在一个实施例中，所述北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法还包括：

7、基于当前预瞄点对应的横向偏差的变化率和当前行驶速度确定当前预瞄点对应的航向偏差；</p>

8、基于所述当前预瞄点对应的航向偏差和当前预瞄点对应的实际航向偏差确定所述当前预瞄点对应的总航向偏差。

9、在一个实施例中，所述基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角，包括：

10、根据所述当前预瞄点对应的总航向偏差、前一预瞄点对应的总航向偏差、所述在前预瞄点对应的横向偏差、当前预瞄点对应的横向偏差、比例调节参数、积分调节参数、微分调节参数确定所述当前预瞄点对应的前轮期望转角。

11、在一个实施例中，所述当前预瞄点对应的前轮期望转角的具体计算公式如下：

12、

13、其中，δd(t)为所述当前预瞄点对应的前轮期望转角，φe(t)为所述当前预瞄点对应的总航向偏差，φe(t-1)为所述前一预瞄点对应的总航向偏差，dl(t)为所述当前预瞄点对应的横向偏差，dl(t-1)为所述在前预瞄点对应的横向偏差，kp1为第一比例调节参数，ki1为第一积分调节参数，kd1为第一微分调节参数，kp2为第二比例调节参数，ki2为第二积分调节参数，kd2为第二微分调节参数，i为各预瞄点。

14、在一个实施例中，所述基于所述当前预瞄点对应的期望转角偏差确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量，包括：

15、基于所述当前预瞄点对应的期望转角偏差、前一预瞄点对应的期望转角偏差、比例调节参数、积分调节参数、微分调节参数确定所述当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量。

16、在一个实施例中，所述当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量的具体计算公式如下：

17、

18、其中，s(t)为所述当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量，δe(t)为所述当前预瞄点对应的期望转角偏差，其中，δ为偏差，δ为期望转角，δe(t-1)为所述前一预瞄点对应的期望转角偏差，kp3为第三比例调节参数，ki3为第三积分调节参数，kd3为第三微分调节参数，i为各预瞄点。

19、第二方面，本申请实施例提供一种北斗自动驾驶农机的双环pid控制系统，包括：

20、外环控制器和内环控制器；所述外环控制器包括纯追踪模型和两个并联的pid控制器；

21、所述外环控制器与所述内环控制模块串联；

22、所述外环控制器用于基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角；

23、所述内环控制器用于基于所述当前预瞄点对应的前轮期望转角和前一预瞄点对应的前轮实际转角确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量。

24、第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。

25、第四方面，本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

26、第五方面，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

27、本申请实施例提供的北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法及系统，通过总航向偏差和横向偏差确定前轮期望转角，并基于前轮期望转角和前轮实际转角确定转向执行单元的控制量，从而调节农机能够按照预设路径自动驾驶，精确控制农机自动驾驶路线，使得在泥泞路段等复杂环境时依然能精确控制农机，避免出现超调或欠调的情况，提高了农机自动驾驶的作业精度。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，所述基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角，包括：

4.根据权利要求3所述的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，所述当前预瞄点对应的前轮期望转角的具体计算公式如下：

5.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，所述基于所述当前预瞄点对应的期望转角偏差确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量，包括：

6.根据权利要求5所述的北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法，其特征在于，所述当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量的具体计算公式如下：

7.一种北斗自动驾驶农机的双环PID控制系统，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述北斗自动驾驶农机的双环PID控制方法。

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【技术特征摘要】

1.一种北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，其特征在于，所述基于当前预瞄点对应的总航向偏差和在前预瞄点对应的横向偏差确定当前预瞄点对应的前轮期望转角，包括：

4.根据权利要求3所述的北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，其特征在于，所述当前预瞄点对应的前轮期望转角的具体计算公式如下：

5.根据权利要求1所述的北斗自动驾驶农机的双环pid控制方法，其特征在于，所述基于所述当前预瞄点对应的期望转角偏差确定当前预瞄点对应的转向执行单元的控制量，包括：

6.根据权利要求5所述的北斗自动驾驶农机...

【专利技术属性】
技术研发人员：付诚，夏华佳，陈志涛，史华廪，汪家明，
申请(专利权)人：武汉依迅北斗时空技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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