Investigación e implementación de un sistema de control inteligente para un vehículo robótico de pastoreo en praderas
Autores: Zhang, Hongyuan; Han, Mingjuan; Mi, Yajie; Xin, Jile; Fan, Wei; Han, Ding
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación e implementación de un sistema de control inteligente para un vehículo robótico de pastoreo en praderas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistema de control inteligente
Vehículos robóticos
Ambientes de pastizales
Algoritmos de control de movimiento
Método de control PID
Controlador PID difuso adaptativo lateral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Ante el complejo entorno de la cría de animales, el amplio rango de ganado y la escasez de mano de obra en las praderas de Mongolia Interior, este estudio diseñó un sistema de control inteligente para vehículos robóticos utilizados en entornos de pastoreo natural. El sistema de control consta de componentes de software y hardware y algoritmos de control de movimiento. Basándose en las características de aplicación de los diferentes mecanismos del vehículo robótico, el control de movimiento del vehículo robótico se descompone en control de velocidad longitudinal y control de dirección lateral. El control de velocidad longitudinal adopta el método de control Proporcional-Integral-Diferencial (PID) tradicional. Dado que la composición de hardware y el método de cálculo del ángulo interno del sistema de dirección son complejos y propensos a desviaciones causadas por el terreno externo, se construyó un controlador PID difuso adaptativo lateral con la desviación lateral y la tasa de cambio de desviación como variables de entrada y los parámetros , y como salidas. Los resultados de la prueba de campo muestran que cuando la velocidad longitudinal se estableció en 0.5 m/s, el tiempo de ajuste fue de 1.95 s y el error en estado estacionario fue de aproximadamente 0. Cuando la velocidad longitudinal era la misma, el controlador PID difuso adaptativo lateral redujo el tiempo de subida en 0.77 s en comparación con los métodos de control tradicionales, redujo el sobrepaso y el error en estado estacionario en un 2%, y se recuperó rápidamente a un estado estable después de ser perturbado. Los siguientes resultados de prueba muestran que el sistema de control inteligente diseñado puede lograr el seguimiento en tiempo real de objetivos y que los controladores de movimiento pueden controlar eficazmente la velocidad y el ángulo de dirección. Por lo tanto, el sistema de control inteligente diseñado en este documento puede lograr de manera efectiva un control estable y en tiempo real del vehículo robótico.
Descripción
Ante el complejo entorno de la cría de animales, el amplio rango de ganado y la escasez de mano de obra en las praderas de Mongolia Interior, este estudio diseñó un sistema de control inteligente para vehículos robóticos utilizados en entornos de pastoreo natural. El sistema de control consta de componentes de software y hardware y algoritmos de control de movimiento. Basándose en las características de aplicación de los diferentes mecanismos del vehículo robótico, el control de movimiento del vehículo robótico se descompone en control de velocidad longitudinal y control de dirección lateral. El control de velocidad longitudinal adopta el método de control Proporcional-Integral-Diferencial (PID) tradicional. Dado que la composición de hardware y el método de cálculo del ángulo interno del sistema de dirección son complejos y propensos a desviaciones causadas por el terreno externo, se construyó un controlador PID difuso adaptativo lateral con la desviación lateral y la tasa de cambio de desviación como variables de entrada y los parámetros , y como salidas. Los resultados de la prueba de campo muestran que cuando la velocidad longitudinal se estableció en 0.5 m/s, el tiempo de ajuste fue de 1.95 s y el error en estado estacionario fue de aproximadamente 0. Cuando la velocidad longitudinal era la misma, el controlador PID difuso adaptativo lateral redujo el tiempo de subida en 0.77 s en comparación con los métodos de control tradicionales, redujo el sobrepaso y el error en estado estacionario en un 2%, y se recuperó rápidamente a un estado estable después de ser perturbado. Los siguientes resultados de prueba muestran que el sistema de control inteligente diseñado puede lograr el seguimiento en tiempo real de objetivos y que los controladores de movimiento pueden controlar eficazmente la velocidad y el ángulo de dirección. Por lo tanto, el sistema de control inteligente diseñado en este documento puede lograr de manera efectiva un control estable y en tiempo real del vehículo robótico.