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Algoritmo mpc orientado a la eficiencia para el seguimiento de trayectorias en maquinaria agrícola autónoma

Autores: Xu, Jiahong; Lai, Jing; Guo, Rui; Lu, Xiaoxiao; Xu, Lihong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Algoritmo mpc orientado a la eficiencia para el seguimiento de trayectorias en maquinaria agrícola autónoma


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Agronomía y Ciencia de los Cultivos

Palabras clave

Productividad agrícola
Algoritmos de control de seguimiento de trayectoria
Control Predictivo de Modelo orientado a la Eficiencia
Control Predictivo de Modelo No Lineal
Eficiencia operativa
Rendimiento de seguimiento de trayectoria

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los algoritmos de control de seguimiento de trayectorias en agricultura suelen centrarse en cómo mejorar el rendimiento de seguimiento de trayectorias de maquinaria agrícola autónoma, y la productividad agrícola se optimiza de forma bidireccional. La capa operativa superior optimiza una trayectoria de seguimiento óptima con la mejor productividad agrícola, y la capa de control inferior, como el Control Predictivo No Lineal de Modelo (NMPC, por sus siglas en inglés), recibe primero esta trayectoria de seguimiento optimizada, y luego dirige el vehículo para seguir esta trayectoria con alta precisión. Sin embargo, esta estructura de dos capas no puede mejorar la productividad agrícola en la capa de control en línea, lo que hace que la operación agrícola sea subóptima. En este documento, nos centramos en la eficiencia operativa de la maquinaria agrícola, para representar la productividad agrícola; con el fin de realizar un control optimizado para mejorar aún más la eficiencia operativa de la maquinaria agrícola, se propone un nuevo algoritmo de control de seguimiento de trayectorias, llamado Control Predictivo de Modelo Orientado a la Eficiencia (EfiMPC). EfiMPC es intrínsecamente una estructura anidada, que puede considerar el rendimiento global de todo el sistema definido en la capa operativa, como la eficiencia operativa de la maquinaria agrícola considerada en este documento, en la capa de control en línea; por lo tanto, la eficiencia operativa de la maquinaria agrícola puede mejorarse durante la operación agrícola. Se ha propuesto un punto de seguimiento inalcanzable, denominado pseudo-punto, para indicar el objetivo de eficiencia operativa de la maquinaria agrícola de manera recesiva; EfiMPC puede utilizar este pseudo-punto para realizar el control optimizado en línea. Se utilizó un estudio de caso de simulación para probar la superioridad del algoritmo EfiMPC propuesto, y los resultados muestran que, en comparación con el algoritmo NMPC tradicional, la eficiencia operativa de la maquinaria agrícola realizada por EfiMPC mejoró en un 8.56%; por lo tanto, se ha demostrado la efectividad de EfiMPC.

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