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摘要
为了提高无人插秧机地头转向时的曲线路径跟踪精度，针对传统的误差权重矩阵固定的线性二次调节器(Linear quadratic regulator, LQR)路径跟踪控制器对插秧机的纵向速度、横向偏差以及航向角偏差的变化适应性较差的问题，基于车辆二自由度动力学模型，提出了一种通过模糊控制实时调整LQR控制器误差权重矩阵的路径跟踪控制器优化方法。该方法以纵向速度、横向偏差、航向角偏差为输入，以横向偏差和航向角偏差对应的误差权重为输出，建立模糊控制模型实时调整LQR控制器的误差权重矩阵。为了验证所提出算法的曲线路径跟踪控制精度和可行性，以改装后的洋马VP6E型无人插秧机为对象，进行Carsim和Simulink联合仿真试验以及实车试验。仿真试验结果表明，在控制插秧机跟踪半径为2 m的1/4圆弧路径时，所提出算法控制下的横向偏差绝对值均值为0.014 m,最大值为0.032 m,小于0.04 m的占100%,航向角偏差绝对值均值为1.67°,最大值为4.94°,相较于传统引入前馈控制的LQR控制器，横向偏差绝对值均值降低50%,航向角偏差绝对值均值降低23%。实车试验结果表明，在插秧机跟踪半径为2 m的1/4圆弧路径时，所提出算法控制下横向偏差绝对值均值为0.027 m,最大值为0.048 m,小于0.04 m的占62%,航向角偏差绝对值均值为1.86°,最大值为4.94°,相较于传统引入前馈控制的LQR控制器，横向偏差绝对值均值降低40%,航向角偏差绝对值均值降低4.1%。该方法提升了无人插秧机曲线路径跟踪控制精度，为无人插秧机曲线路径跟踪控制提供了参考。
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