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惯性传感器定位系统研究
学生:彭凯
指导老师:罗亚辉
(湖南农业大学东方科技学院,长沙 410128)
摘要:针对农用机械特别是南方水田耕作机械在生产作业中定位难、制导精度不高的情况,为实现其定位精、自动化程度高的要求,提出了以AT89C51单片机为中央处理器和基于数字PID的控制算法的惯性传感器定位系统。该系统通过光电编码盘和陀螺仪进行数据采样,然后执行数字PID控制,输出控制量调节执行机构触发端的通断,从而实现对作业机械精确定位的控制。结果表明:将该惯性定位系统同单片机和数字PID控制算法结合使用,能提高系统的定位精度,达到南方水田耕作机械小面积作业的定位要求。
关键词:定位;光电编码盘;陀螺仪;单片机;PID
Inertial Sensor Positioning System Research
Student: Peng Kai
Tutor: Luo Yahui
(Orient Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)
Abstract: Referring the situation of agricultural machinery, especially southern paddy field farming machinery, having difficulty in positioning and low precision in control, to realize its high precision positioning and high-degree- automation demand, this paper introduce a orientation system of inertia sensor based on the central processor singlechip AT89C51 and digital PID control method. This system samples date through photoelectricity-coding-disk and gyroscope, then carries on a PID control,meanwhile,outputs the control quantity to adjust the angle of flow of administer-machine controlled. Thus the system control precision positioning. The results shows that the orientation system of inertia sensor can increase the precision of positioning of system and achieve the positioning demand of southern paddy field farming machinery small areas of work,through the singlechip and digital PID control method used bination.
Key words: positioning; photoelectricity-coding-disk; gyroscope; singlechip; PID
1 前言
2012年中央一号文件明确指出提高农业科技创新和推广能力,力争在关键领域和核心技术上实现重大突破。近年来,生物生产机器人开发、农业机械自动化、智能化是世界上农业工程领域研究的热点,尤其我国在国家“三农”政策的大力支持下,农业机械化、自动化和农业机器人研究近几年来发展迅速。农业机械自动化是实现现代精细农业,提高生产率和减少施肥、施药的关键技术之一;实现农业机械自动化能有效减少农业劳动人口减少的影响。
实时定位即找出作业机械在空间的位置,是完成其他任务的前提,同时也是实现生物生产机器人和农业机械自动移动的基础性难题。为突破这一基础性难题,研制一种构成和运用原理简单、成本低、应用性强的定位系统,有望改变农业机械自动导航定位系统基本依赖价格不菲的全球导航系统GPS的局面[1]。
航向和速度是确定水田耕作机械运动轨迹的重要参数,为实现南方水田耕作机械的定位和自动驾驶,必须对其进行精确定位和导航。世界各国采用不同方法对该技术进行了大量研究,目前,应用较为广泛的定位系统有全球定位系统、无线电定位、视觉定位和惯性传感器定位