文档介绍：第 24 卷第 6 期农业工程学报
2008 年 6 月 Transactions of the CSAE Jun. 2008 119
基于 MEMS 惯性传感器融合的水田激光平地机水平控制系统
赵祚喜, 罗锡文※, 李庆, 陈斌, 田欣, 胡炼, 黎永健
(华南农业大学工程学院,南方农业机械与装备省部共建教育部重点实验室,广州 510642)
摘要:激光平地技术是农业生产中一项重要的节本增效措施,为了使激光平地机在水田中作业时平地铲保持水平,设
计了一种低成本的水田激光平地机水平控制系统,采用 MEMS 陀螺仪与加速度计通过信息融合测定平地铲实时倾角,通
过脉冲宽度调节普通电磁阀实现平地铲水平控制。文章分析了控制系统的构成,传感器的工作原理与安装方法,阐述了
两种传感器融合测量实时倾角的方法。采用了基于 ARM7 内核的微处理器设计了水平控制系统硬件,并给出了软件实现
流程。采用 AHRS(姿态航向参考系统)对系统性能进行了实验室测试与田间试验验证,测试结果表明,该水平控制系
统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以较好地实现平地铲水平控制。
关键词:水田激光平地机;水平控制;MEMS 惯性传感器;传感器融合;ARM
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2008)-6-0119-06
赵祚喜, 罗锡文, 李庆,等. 基于 MEMS 惯性传感器融合的水田激光平地机水平控制系统[J]. 农业工程学报,2008,
24(6):119-124.
Zhao Zuoxi, Luo Xiwen, Li Qing, et al. Leveling control system of laser-controlled land leveler for paddy field based on MEMS
inertial sensor fusion[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(6):119-124.(in Chinese with English abstract)
控制系统以保持其水平[2,5]。激光平地机在水田平地作业
0引言
中,不但要保证平地铲高低可调,而且要保证平地铲水
精细平整的水田可以保证农田水层深浅一致,节省平可控,使平地铲保持与激光束平面平行。华南农业大
农业用水;可以提高农药、化肥和除草剂的使用效率, 学工程学院研制了适合南方水田的激光平地机,采用通
减少农药、化肥和除草剂的使用量,进而减少生产成本用电解液式倾角传感器与液压系统实现平地铲的水平控
和对环境的污染;可以增加农作物产量,促进农业可持制。试验结果表明,该水田激光平地机在水田的平整精
续发展。世界各地技术是农业生度基本能满足农艺要求[7,8],但电解液式倾角传感器的输
产中一项重要的节本增效措施[1,2]。出易受振动干扰,为此设计了基于 MEMS 传感器信息融
农田激光平地技术在国外已有比较成熟的产品,例合的倾角动态测量系统。
如美国 Trimble 公司研制了 GCS 系列农业激光平地自动平地铲的水平控制实质上属于姿态角控制问题,为
控制系统[3]。J. F.