基于饱和技术的农用拖拉机直线导航控制器设计姜月霞，丁世宏江苏大学电气信息工程学院，镇江212013摘要：针对农用拖拉机直线导航系统线性化后的运动学模型,提出了一种基于有限时间镇定技术和饱和技术相结合的饱和控制方法.并根据此方法设计直线导航系统的控制器,且证明了在该控制器下闭环系统的稳定性.该控制方法具有较好的实际应用价值,因为此饱和控制器参数的选取无须复杂的计算,只要满足简单的数学关系式即可.最后,仿真结果验证了上述控制器的优点.关键词：农用拖拉机,直线导航,饱和,控制器中图分类号：TP273StraightLineNavigationControllerDesignforanAgriculturalTractorbasedonSaturationControlJiangYue-Xia,DINGShi-HongSchoolofElectricalandInformationEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang,212013Abstract:Forthelinearizeddynamicsofthelinearnavigationsystemofanagriculturaltractor,anovelcontrolalgorithmbasedonfinite-timestabilizationandsaturationtechnologiesisproposed.Withthepresentedmethod,thesaturationcontrollerisdesignedforthelinearnavigationofanagriculturaltractor,andgivestheglobalstabilityfortheclosedloopsystem.Thiscontrolmethodhaspotentialpracticalapplications,sincetheselectionofparametersinsaturatedcontrollerdoesnotrequirethecomplexcalculationsaslongassomesimplemathematicalrelationshipcanbemet.Meanwhile,thesimulationresultsalsoverifytheabovementionedadvantage.Keywords:AgriculturalTractor,StraightLineNavigation,Saturation,Controller基金项目：此项工作得到国家自然科学基金(61203014),复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放基金(MCCSE2012A01)资助.作者简介：姜月霞(1990-),女,硕士研究生,主要研究方向:农业机械导航.联系方式:jyxtree@qq.com.通信作者:丁世宏(1983-),男,副教授,主要研究方向:非线性控制理论,农业机械导航,联系方式:dsh@mail.ujs.edu.cn.-1-0引言目前,随着逐渐减少的农村劳动力和农业生产环境的日益变化(如全球变暖等),使农业生产面临着越来越大的挑战,这就对农业生产方式提出了更高的要求.然而,农用车辆自动导航技术作为农业生产自动化、智能化的一项重要内容,逐渐受到人们的重视.特别是随着精细农业的发展,更是为自动导航技术提供了广阔的发展前景.农用车辆自动导航技术主要包括,导航定位技术、导航控制技术以及转向实现技术等,其中,对于农用车辆导航控制的研究，主要集中在导航控制算法的设计上.值得指出的是,在相同的硬件条件下,使用适合的控制算法可以获得更好的导航效果.所以,对农用车辆导航控制器设计的研究,具有重要的理论意义和实际应用价值[1,2,3,4,5,6].近年来学者们纷纷对农用车辆导航控制器的设计做了相关研究.例如,在[7]中罗锡文将拖拉机运动模型和液压转向控制模型相结合,设计了直线跟踪的PID控制器.[8]中李逃昌将纯追踪模型和模糊自适应控制结合起来,设计了一种基于模糊自适应纯追踪模型的农机路径跟踪控制器.[9]中陈军基于预见性控制理论,应用最优控制理论设计了车辆沿给定路径跟踪控制的控制器.[10]中刘兆祥设计了基于遗传算法的自适应模糊控制器.从学者们的研究成果中可知,导航算法是决定导航精度的关键问题之一.上述文献中,学者们采用了PID控制方法、最优控制方法、神经网络控制方法、模糊控制方法等控制方法对导航控制器的设计做了相关研究.但是,他们在研究中往往都忽略了输入饱和的情况.因为在农用车辆导航控制系统中,通常是根据传感器获得的车辆位姿信息进行决策控制,并通过控制车辆前轮的转角使车辆沿规划路径行驶.然而,在实际应用中车辆前轮的转向角度是在一定范围内的,也即是存在控制受限的.所以如果直接应用非饱和的控制器,在某些情况下,如当输入量相当大使得前轮转向角度受限时,势必会影响系统的动态和稳态性能,甚至还会引起系统的不稳定.由此可见,针对农用车辆的直线导航系统设计饱和的控制器是很有必要的,可是这也常常被忽略.针对上述问题,本文提出了一种新的农用拖拉机直线导航控制器,其是基于饱和控制技术设计的反馈控制器.文献[11]中已有的...