原创《水稻直播机自主驾驶系统设计》：本论文可用于水稻论文范文参考下载，水稻相关论文写作参考研究。
摘 要：水稻直播机,逐步取代了传统人工的手动播种方式,是水稻种植史上的一场技术革命.目前,加强水稻直播机的自主驾驶系统研究,是实现水稻直播机的自主驾驶、精准播种以及变量施肥的关键技术.本论文以水稻直播机自主驾驶系统为基本出发点,对其自主驾驶系统进行了精确的研究和设计,以保证直播机的自主驾驶系统能够有效满足水田播种精度的要求.
关键词：水稻直播机；自主驾驶；系统设计；播种
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.124
近年,水稻直播机在一些大规模的农场,实现了广泛的应用.水稻直播机主要是利用机械将刚破胸的水稻种子直接播种在水田中,与传统的手工水稻播種相比,水稻直播机不仅节省了人力、时间,还具有很大的优势：定行、直行和宽行,使得直播稻与移栽稻生长环境处在相似的状态下,以达到高产、稳产的目的.
1 水稻直播机自主驾驶系统功能结构
水稻直播机自主驾驶系统主要包括七个重要的部分,即：ARM控制器模块、CAN总线驱动电机模块、油门电动推杆模块、北斗GNSS接受机模块、角度传感器模块、倾角传感器模块、平板人机交互模块.
ARM控制器模块：主要用来满足对导航控制算法的预算量,以及信号的提取速度,以实现对直播机各路信号的采集,并将其进行精确的运算,然后并将其发送给执行机构.
CAN总线驱动电机模块：是自主驾驶系统的执行机构,主要是在接到控制器模块发出的指令后,按照其具体的要求,实现方向盘轴转动,以满足水田直播过程中转向的要求.
油门电动推杆模块：是自主驾驶系统中速度控制的主要模块,通过油门电动推杆的最大推力和拉力,以达到速度控制的目的.
北斗GNSS接受机模块：主要是通过天线接收GPS卫星信号对电台发出的信号,以实现在水稻直播过程中的高精度定位,之后再通过串口将信息发送给控制器.
角度传感器模块：在测量过程中,轴通过连杆机构和拖拉机转向相连,然后通过信号发送转向的方式,将转向信息送到农机的实时位置.
倾角传感器模块：主要是在水稻直播机自主驾驶系统中,通过34ms的时间进行采样,并将采样信息通过信号发送器,将其传递给自主驾驶系统的控制点,然后得到农机的仰俯角和横滚角.
平板人机交互模块：在水稻直播机自主驾驶系统中,主要是通过对农机参数的初始信息、作业操作管理、作业监控和现实等信息进行设定,然后通过控制器和蓝牙将实时信息进行交互.
2 水稻直播机自主驾驶软件结构
在水稻直播机自主驾驶系统的系统功能结构设计基础上,还必须要加强水稻直播机自主驾驶软件结构设计.因为水稻直播机自主驾驶软件结构,以及各项参数的设定,如：角度传感器安装的处置、天线安装精确尺寸,从而实现水稻直播机自动驾驶的精确度.
3 水稻直播机自主驾驶计算法
在对水稻直播机自主驾驶功能结构,以及自主驾驶软件结构的基础上,还必须要通过自主驾驶计算的方式,以实现水稻直播机在播种过程中的精确度.
3.1 农机前轮转角跟踪计算方法
为保证水稻直播机在工作中精准度,必须要对其是否能快速、稳定响应轨迹跟踪进行计算.在具体计算过程中,首先在水稻直播机原来的方向盘上安装了一套减速机构,并且由控制器发出的CAN信号实现对电机转速进行控制.在具体的控制过程中,主要是通过1：10的比例,将减速比转到方向盘上,并且再经由方向盘带动农机转向机构,以实现直播机车轮的转向.接着,这种转向信息又会被直播机上安装的角度传感器获得,之后再将信号发送给控制器.
3.2 轨迹跟踪计算法
在通过轨迹跟踪计算时,主要是通过建立坐标的方式进行,例如：以AB为纵轴,以AB垂直线为横轴,接着根据建立的坐标（如图1所示）.
在具体的计算过程中,以拖拉机后轮轴的中心作为参考点,然后建立水稻直播机的运动学模式.
在公式（1）中,v是直播机后轮轴中心的线速度,θ 则表示直播机航向角,l则表示前后轴间距,δ 则表示直播机前轮转角,且向左偏位正,向右偏为负.
之后再结合水稻直播机的直线跟踪模型（如图2所示）.
根据图中的几何关系,并结合相关的数学知识,进行精确的计算,得出以下几个式子：
根据公式（7）,可以精确计算出水稻直播机当前时刻的位置,以及确定航向角的最佳转角,以实现对水稻直播机进行精准的控制.
最后,为了进一步确定水稻直播机的精准度,还必须要通过田地实验,并进行准确的跟踪,并作出精确的数据记录.之后在对数据、误区进行准确的分析,并据此对误差进行不断调整,以不断完善水稻直播机的自动驾驶系统的控制,从而满足水田精准的播种要求.
4 结束语
综上所述,本论文以水稻直播机自主驾驶系统的设计为出发点,通过硬件改造、软件系统的构建,并通过准确的计算方法,最后经过实验的不断完善和调整,以实现水稻直播机自主驾驶系统的精准控制,满足水田播种精准的要求.
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[3]吴鹏,李彦明,刘成良.水稻直播机自主驾驶系统设计[J].机电一体化,2017（06）：59-63.
项目基金：安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目《创新型机电一体化技术高技能人才培养体系与教学体系研究》项目编号：gxyqZD2016532；安徽省质量工程项目机电一体化技术特色专业建设2014tszy052；安徽省高校自然科研重点项目KJ2016A519.
作者简介：孙亮（1983-）,男,安徽池州人,硕士,讲师,研究方向：机械制造、工程材料.
水稻论文参考资料：
结论：水稻直播机自主驾驶系统设计为适合水稻论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关水稻开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
