本發(fā)明涉及一種自動掉頭路徑規(guī)劃及其控制方法，特別涉及一種用于農(nóng)機無人駕駛的田間掉頭路徑規(guī)劃及其控制方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)機在導(dǎo)航作業(yè)時一般需要進(jìn)行自動掉頭對準(zhǔn)下一作業(yè)行的跟蹤，控制農(nóng)機準(zhǔn)確的掉頭技術(shù)是實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵，該技術(shù)可提高農(nóng)機的作業(yè)精度和作業(yè)效率，使駕駛員擺脫長時間勞累的重復(fù)駕駛工作，降低勞動力。

在現(xiàn)有的農(nóng)機路徑跟蹤方法上，控制農(nóng)機按照設(shè)定好的路徑行走的控制方法有多種，如BUG算法、人工勢場法、VFH算法、模糊邏輯算法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，這些算法的應(yīng)用場景均是復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，算法的邏輯復(fù)雜， 應(yīng)用于農(nóng)機作業(yè)不復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境下，反應(yīng)速度較慢，反而降低其控制精度；另外，對于由若干個大小不同的田塊組成的田地，工作人員需攜帶多個導(dǎo)航系統(tǒng)，到一個田地工作時，工作人員需根據(jù)田塊的實際大小選擇一個與之對應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)安裝到農(nóng)機上，到另一塊寬幅不同的田塊時，將以上導(dǎo)航系統(tǒng)拆下來，將新的導(dǎo)航系統(tǒng)重新安裝到農(nóng)機上，無法根據(jù)農(nóng)機的實際作業(yè)模式進(jìn)行路徑控制，適用范圍小，成本高，操作麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，解決現(xiàn)有技術(shù)中控制精度低且適用范圍小的技術(shù)問題，提供一種用于農(nóng)機無人駕駛的田間掉頭路徑規(guī)劃及其控制方法，本發(fā)明的控制精度高，適用范圍廣。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種用于農(nóng)機無人駕駛的田間掉頭路徑規(guī)劃及其控制方法，具體包括以下步驟，

步驟1：輸入農(nóng)機的作業(yè)模式；

步驟2：獲取農(nóng)機所處環(huán)境的地理信息，根據(jù)農(nóng)機實際的作業(yè)模式選擇對應(yīng)的掉頭路徑；

步驟3：農(nóng)機在前進(jìn)過程中，農(nóng)機通過傳感器獲得農(nóng)機位置信息，使用預(yù)瞄和PI控制器組合起來計算當(dāng)前的前輪轉(zhuǎn)向角，控制農(nóng)機的轉(zhuǎn)向角實現(xiàn)農(nóng)機的自動掉頭。

本發(fā)明工作時，工作人員先根據(jù)田塊的寬幅輸入農(nóng)機的作業(yè)模式，通過傳感器感應(yīng)農(nóng)機周圍的環(huán)境信息，農(nóng)機掉頭時，農(nóng)機根據(jù)實際的作業(yè)模式選擇設(shè)定好的掉頭路徑，農(nóng)機通過傳感器檢測獲得農(nóng)機的位置信息，使用預(yù)瞄控制器和PI控制器相結(jié)合起來實時計算出農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)角，農(nóng)機在行走過程中通過實時調(diào)整農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)角，通過控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)向角使農(nóng)機沿著設(shè)定的曲線行走，從而實現(xiàn)農(nóng)機的掉頭；本發(fā)明中設(shè)定了不同作業(yè)模式下對應(yīng)的掉頭路徑，可通過農(nóng)機的實際作業(yè)模式選擇與其相對應(yīng)的掉頭路徑，集成度高，適用范圍更加廣泛，降低成本，操作簡便；使用預(yù)瞄控制器和PI控制器的結(jié)合控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)向角使農(nóng)機沿著設(shè)定好的避障曲線行走，控制精度高；本發(fā)明可應(yīng)用于農(nóng)機在導(dǎo)航作業(yè)時的自動掉頭的工作中。

為了進(jìn)一步提高農(nóng)機掉頭速度，本發(fā)明的步驟1中，農(nóng)機的作業(yè)模式包括播種和耕地；步驟2中，播種情況下對應(yīng)的掉頭路徑為多線型路徑一，耕地情況下對應(yīng)的掉頭路徑包括交叉型路徑、圓弧路徑和多線型路徑二，且根據(jù)不同的犁具寬度選擇不同的掉頭路徑，犁具寬度包括小寬幅、中寬幅和大寬幅，小寬幅、中寬幅和大寬幅作業(yè)模式下對應(yīng)的掉頭路徑分別為交叉型路徑、圓弧路徑和多線型路徑二，小寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為Rmin<W<1.5Rmin,中寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為1.5Rmin<W≤2Rmin,大寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為W>2Rmin，Rmin為農(nóng)機的最小轉(zhuǎn)彎半徑，W為犁具寬度；此設(shè)計中，將農(nóng)機的作業(yè)模式分為播種和耕地，不同作業(yè)模式，對應(yīng)的掉頭路徑不同，優(yōu)化掉頭曲線，縮短農(nóng)機掉頭時間。

為了進(jìn)一步提高農(nóng)機掉頭效率，所述多線型路徑一由直線段一、圓弧段一和圓弧段二組成，圓弧段一和圓弧段二相切且對應(yīng)的半徑相同，農(nóng)機依次經(jīng)過直線段一、圓弧段一和圓弧段二實現(xiàn)掉頭；所述交叉型路徑由圓弧段三、直線段二和圓弧段四組成，圓弧段三和圓弧段四相交且關(guān)于直線段一的中心對稱，圓弧段三和圓弧段四的半徑大小相同，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段三、直線段二和圓弧段四實現(xiàn)掉頭；所述圓弧路徑由圓弧段五、圓弧段六和圓弧段七組成，所述圓弧段六分別和圓弧段五、圓弧段七相切，所述圓弧段五和圓弧段七關(guān)于圓弧段六的中心線對稱設(shè)置，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段五、圓弧段六和圓弧段七實現(xiàn)掉頭；所述多線型路徑二由圓弧段八、直線段三和圓弧段九組成，圓弧段八和圓弧段九關(guān)于直線段三的中心線對稱設(shè)置，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段八、直線段九和圓弧段九實現(xiàn)掉頭。

為了進(jìn)一步提高農(nóng)機掉頭路徑的精度，所述多線型路徑一的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-1）

其中，R1為圓弧段一對應(yīng)的半徑，R2為圓弧段二對應(yīng)的半徑，AE為直線段一的長度，AC為農(nóng)機開始轉(zhuǎn)彎的后軸中心與農(nóng)機轉(zhuǎn)彎結(jié)束的后軸中心間連接線段的長度；

所述交叉型路徑一的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-2）

其中，R3為圓弧段三對應(yīng)的半徑，R4為圓弧段四對應(yīng)的半徑，C₁D₁為直線段二的長度，A₁B₁農(nóng)機開始轉(zhuǎn)彎的后軸中心與農(nóng)機轉(zhuǎn)彎結(jié)束的后軸中心間連接線段的長度；

所述圓弧路徑的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-3）

其中，Rt為圓弧段五、圓弧段六和圓弧段七對應(yīng)的半徑，圓弧段五、圓弧段六和圓弧段七的圓心的連線構(gòu)成三角形，β為圓弧段六的圓心分別與圓弧段五和圓弧段七的圓心連線之間的夾角，α為圓弧段五的圓心分別與圓弧段六和圓弧段七的圓心連線之間的夾角，γ為圓弧段七的圓心分別與圓弧段五和圓弧段六的圓心連線之間的夾角；

所述多線型路徑二的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-4）

其中，R5為圓弧段八對應(yīng)的半徑，R6為圓弧段九對應(yīng)的半徑，B₂C₂為直線段三的長度，A₂D₂為圓弧段八的圓心和圓弧段九的圓心的連線；

此設(shè)計中，根據(jù)不同作業(yè)模式建立不同的路徑模型，為準(zhǔn)確跟蹤曲線建立基礎(chǔ)。

為了提高跟蹤曲線的控制精度，步驟3中，利用預(yù)瞄控制器計算出理論前輪轉(zhuǎn)角，具體的為，確定農(nóng)機的前視距離l，取路徑上的一點為預(yù)瞄點（x₀，y₀），R為前視距離對應(yīng)的圓弧段的半徑， l、R和x之間的關(guān)系式為：

（2-1）

將農(nóng)機簡化為二輪車，建立農(nóng)機的運動學(xué)模型：

（2-2）

根據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系，農(nóng)機的轉(zhuǎn)彎半徑和前輪轉(zhuǎn)角、軸距的關(guān)系式為：

（2-3）

將（3-2）和（3-3）結(jié)合起來得到理論轉(zhuǎn)角的計算公式為：

（2-4）

其中，θ為農(nóng)機的航向偏差角，農(nóng)機后軸中心記為點A，農(nóng)機后軸中心A和預(yù)瞄點P連線記為AP，航向偏差角為農(nóng)機航向與AP之間的夾角，δ為農(nóng)機的理論前輪轉(zhuǎn)角，L為農(nóng)機的軸距，v為農(nóng)機的行駛速度，x₀、y₀為農(nóng)機的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，設(shè)定的曲線路徑上距離農(nóng)機中心最近的點即為M。

為了進(jìn)一步提高跟蹤曲線的控制精度，步驟3中，使用PI控制方法計算出補償前輪轉(zhuǎn)角，具體的包括以下步驟：

（301）根據(jù)農(nóng)機的位置和預(yù)瞄點計算出農(nóng)機的航向偏差角θ作為PI的誤差輸入e（k）；

（302）計算出當(dāng)前的積分累計誤差；

（303）PI控制輸出補償前輪轉(zhuǎn)角，補償前輪轉(zhuǎn)角的計算公式為：

（3）

其中，K_p為比例增益，K_i為積分增益，e（i）為i時間點下對應(yīng)的誤差輸入，k為總采樣時間點數(shù)，u（k）為PI控制的輸出，具體的為當(dāng)前的補償前輪轉(zhuǎn)角；

此設(shè)計中，考慮到農(nóng)機在實際運行中，轉(zhuǎn)向關(guān)系并不是完全滿足預(yù)瞄控制器中的阿克曼轉(zhuǎn)向原理，會存在一定的控制誤差，將PI控制方法對預(yù)瞄控制方法進(jìn)行輔助控制，消除預(yù)瞄控制器帶來的誤差，進(jìn)一步提高控制精度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3中，使用預(yù)瞄和PI控制器組合起來計算當(dāng)前的前輪轉(zhuǎn)向角具體的為，通過預(yù)瞄控制器計算得到理論前輪轉(zhuǎn)角，PI控制器計算得到補償前輪轉(zhuǎn)角，將理論前輪轉(zhuǎn)角和補償前輪轉(zhuǎn)角相加后得到實際前輪轉(zhuǎn)角，將實際前輪轉(zhuǎn)角實時輸出給農(nóng)機模型，控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)角實現(xiàn)農(nóng)機的自動避障。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳感器包括位置傳感器和角度傳感器，所述角度傳感器檢測農(nóng)機的轉(zhuǎn)向角，所述位置傳感器獲得農(nóng)機的位置信息；農(nóng)機的前后側(cè)分別設(shè)有視覺機器相機，所述視覺機器相機獲取農(nóng)機所處環(huán)境的地理信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中播種時的掉頭路徑軌跡圖。

圖2為本發(fā)明中耕地時小幅寬的掉頭路徑軌跡圖。

圖3為本發(fā)明中耕地時中幅寬的掉頭路徑軌跡圖。

圖4為本發(fā)明中耕地時大幅寬的掉頭路徑軌跡圖。

圖5為本發(fā)明的控制框圖。

圖6為本發(fā)明中的預(yù)瞄算法示意圖。

圖7為本發(fā)明中PI控制的曲線跟蹤示意圖。

圖8為本發(fā)明中設(shè)定曲線與跟蹤曲線的仿真模擬曲線跟蹤對比圖。

圖9為本發(fā)明中的航向偏差模擬圖。

圖10為本發(fā)明中的橫向偏差模擬圖。

圖11為本發(fā)明中的前輪轉(zhuǎn)向角曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1～11所示的一種用于農(nóng)機無人駕駛的田間掉頭路徑規(guī)劃及其控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1：輸入農(nóng)機的作業(yè)模式；

步驟2：獲取農(nóng)機所處環(huán)境的地理信息，根據(jù)農(nóng)機實際的作業(yè)模式選擇對應(yīng)的掉頭路徑；

步驟3：農(nóng)機在前進(jìn)過程中，農(nóng)機通過傳感器獲得農(nóng)機位置信息，使用曲線跟蹤方法獲得實時曲線曲率、航向偏差和橫向偏差，用狀態(tài)反饋控制器和自適應(yīng)控制器的結(jié)合計算當(dāng)前的前輪轉(zhuǎn)向角，控制農(nóng)機的轉(zhuǎn)向角實現(xiàn)農(nóng)機的自動掉頭；

本發(fā)明的步驟1中，農(nóng)機的作業(yè)模式包括播種和耕地；另外，步驟1中的傳感器包括位置傳感器和角度傳感器，角度傳感器檢測農(nóng)機的轉(zhuǎn)向角，位置傳感器獲得農(nóng)機的位置信息；農(nóng)機的前后側(cè)分別設(shè)有視覺機器相機，視覺機器相機獲取農(nóng)機所處環(huán)境的地理信息；

本發(fā)明的步驟2中，播種情況下對應(yīng)的掉頭路徑為多線型路徑一，如圖1所示，多線型路徑一由直線段一l1、圓弧段一ρ1和圓弧段二ρ2組成，圓弧段一ρ1和圓弧段二ρ2相切且對應(yīng)的半徑相同，農(nóng)機依次經(jīng)過直線段一l1、圓弧段一ρ1和圓弧段二ρ2實現(xiàn)掉頭；耕地情況下，根據(jù)不同的犁具寬度設(shè)置不同的掉頭路徑，犁具寬度包括小寬幅、中寬幅和大寬幅，小寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為Rmin<W<1.5Rmin,中寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為1.5Rmin<W≤2Rmin,大寬幅對應(yīng)的犁具寬度的數(shù)值范圍為W>2Rmin，Rmin為農(nóng)機的最小轉(zhuǎn)彎半徑，W為犁具寬度；小寬幅、中寬幅和大寬幅下對應(yīng)的掉頭路徑分別為交叉型路徑、圓弧路徑和多線型路徑二，交叉型路徑（如圖2所示）由圓弧段三ρ3、直線段二l2和圓弧段四ρ4組成，圓弧段三ρ3和圓弧段四ρ4相交且關(guān)于直線段二l2的中心對稱設(shè)置，圓弧段三ρ3和圓弧段四ρ4的半徑大小相同，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段三ρ3、直線段二l2和圓弧段四ρ4實現(xiàn)掉頭；圓弧路徑（如圖3所示）由圓弧段五ρ5、圓弧段六ρ6和圓弧段七ρ7組成，圓弧段六ρ6分別和圓弧段五ρ5、圓弧段七ρ7相切，圓弧段五ρ5和圓弧段七ρ7關(guān)于圓弧段六ρ6的中心線對稱設(shè)置，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段五ρ5、圓弧段六ρ6和圓弧段七ρ7實現(xiàn)掉頭；多線型路徑二（如圖4所示）由圓弧段八ρ8、直線段三l3和圓弧段九ρ9組成，圓弧段八ρ8和圓弧段九ρ9關(guān)于直線段三l3的中心線對稱設(shè)置，農(nóng)機依次經(jīng)過圓弧段八ρ8、直線段三l3和圓弧段九ρ9實現(xiàn)掉頭；

其中，多線型路徑一的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-1）

其中，R1為圓弧段一ρ1對應(yīng)的半徑，R2為圓弧段二ρ2對應(yīng)的半徑，AE為直線段一l1的長度，AC為農(nóng)機開始轉(zhuǎn)彎的后軸中心與農(nóng)機轉(zhuǎn)彎結(jié)束的后軸中心間連接線段的長度；

交叉型路徑一的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-2）

其中，R3為圓弧段三ρ3對應(yīng)的半徑，R4為圓弧段四ρ4對應(yīng)的半徑，C₁D₁為直線段二l2的長度，A₁B₁農(nóng)機開始轉(zhuǎn)彎的后軸中心與農(nóng)機轉(zhuǎn)彎結(jié)束的后軸中心間連接線段的長度；

圓弧路徑的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-3）

其中，Rt為圓弧段五ρ5、圓弧段六ρ6和圓弧段七ρ7對應(yīng)的半徑，圓弧段五ρ5、圓弧段六ρ6和圓弧段七ρ7的圓心的連線構(gòu)成三角形，β為圓弧段六ρ6的圓心分別與圓弧段五ρ5和圓弧段七ρ7的圓心連線之間的夾角，α為圓弧段五ρ5的圓心分別與圓弧段六ρ6和圓弧段七ρ7的圓心連線之間的夾角，γ為圓弧段七ρ7的圓心分別與圓弧段五ρ5和圓弧段六ρ6的圓心連線之間的夾角；

多線型路徑二的各個線段的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

（1-4）

其中，R5為圓弧段八ρ8對應(yīng)的半徑，R6為圓弧段九ρ9對應(yīng)的半徑，B₂C₂為直線段三l3的長度，A₂D₂為圓弧段八ρ8的圓心和圓弧段九ρ9的圓心的連線；

步驟3中，利用預(yù)瞄控制器計算出理論前輪轉(zhuǎn)角，具體的為，確定農(nóng)機的前視距離l，取路徑上的一點為預(yù)瞄點（x₀，y₀），R為前視距離對應(yīng)的圓弧段的半徑， l、R和x之間的關(guān)系式為：

（2-5）

由（3-5）可以得到：

（2-1）

將農(nóng)機簡化為二輪車，建立農(nóng)機的運動學(xué)模型：

（2-2）

根據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系，農(nóng)機的轉(zhuǎn)彎半徑和前輪轉(zhuǎn)角、軸距的關(guān)系式為：

（2-3）

將（3-2）和（3-3）結(jié)合起來得到理論轉(zhuǎn)角的計算公式為：

（2-4）

其中，θ為農(nóng)機的航向偏差角，農(nóng)機后軸中心記為點A，農(nóng)機后軸中心A和預(yù)瞄點P連線記為AP，航向偏差角為農(nóng)機航向與AP之間的夾角，δ為農(nóng)機的理論前輪轉(zhuǎn)角，L為農(nóng)機的軸距，v為農(nóng)機的行駛速度，x₀、y₀為農(nóng)機的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，設(shè)定的曲線路徑上距離農(nóng)機中心最近的點即為M，D為圓弧段的圓心與預(yù)瞄點P橫坐標(biāo)間的橫向距離；為農(nóng)機在x軸方向上的速度，為農(nóng)機在y軸方向上的速度，v為農(nóng)機的速度。

考慮到農(nóng)機在實際運行中，轉(zhuǎn)向關(guān)系并不是完全滿足預(yù)瞄控制器中的阿克曼轉(zhuǎn)向原理，會存在一定的控制誤差，將PI控制方法對預(yù)瞄控制方法進(jìn)行輔助控制，消除預(yù)瞄控制器帶來的誤差，進(jìn)一步提高控制精度，其中，使用PI控制方法計算出補償前輪轉(zhuǎn)角，具體的包括以下步驟：

（301）根據(jù)農(nóng)機的位置和預(yù)瞄點計算出農(nóng)機的航向偏差角θ作為PI的誤差輸入e（k）；

（302）計算出當(dāng)前的積分累計誤差；

（303）PI控制輸出補償前輪轉(zhuǎn)角，補償前輪轉(zhuǎn)角的計算公式為：

（3）

其中，K_p為比例增益，K_i為積分增益，e（i）為i時間點下對應(yīng)的誤差輸入，k為總采樣時間點數(shù)，u（k）為PI控制的輸出，具體的為當(dāng)前的補償前輪轉(zhuǎn)角；

步驟3中，使用預(yù)瞄和PI控制器組合起來計算當(dāng)前的前輪轉(zhuǎn)向角具體的為，通過預(yù)瞄控制器計算得到理論前輪轉(zhuǎn)角，PI控制器計算得到補償前輪轉(zhuǎn)角，將理論前輪轉(zhuǎn)角和補償前輪轉(zhuǎn)角相加后得到實際前輪轉(zhuǎn)角，將實際前輪轉(zhuǎn)角實時輸出給農(nóng)機模型，控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)角實現(xiàn)農(nóng)機的自動避障。

使用matlab軟件對本發(fā)明進(jìn)行仿真，設(shè)定由直線和圓弧構(gòu)成的曲線，給定農(nóng)機的起始位置為（-13,1），初始航向角度為0rad，Kp取為2，Ki取為0.01；利用本發(fā)明的控制方法對設(shè)定好的曲線進(jìn)行跟蹤，圖8～圖11的橫坐標(biāo)均為農(nóng)機的行駛距離，從圖8中可以看出，跟蹤曲線與設(shè)定曲線基本重合；從圖9中可以看出，橫向偏差維持在10cm左右；從圖10中可以看出，航向偏差大概在0.08rad左右；從圖11中可以看出，前輪轉(zhuǎn)向角為1階慣性環(huán)節(jié)，沒有突變，和實際相符；通過以上分析，使用本發(fā)明中的控制方法進(jìn)行農(nóng)機的掉頭路徑控制，控制精度高，農(nóng)機基本按照設(shè)定的曲線路徑行走。

本發(fā)明工作時，輸入農(nóng)機的作業(yè)模式，視覺機器相機采集農(nóng)機周圍的環(huán)境信息，根據(jù)周圍環(huán)境信息確認(rèn)農(nóng)機是否掉頭；農(nóng)機掉頭時，農(nóng)機根據(jù)實際的作業(yè)模式選擇設(shè)定好的掉頭路徑，當(dāng)作業(yè)模式為播種時，農(nóng)機的掉頭路徑選擇多線型路徑一，農(nóng)機通過傳感器檢測獲得農(nóng)機的位置信息，通過預(yù)瞄控制器得到理論前輪轉(zhuǎn)角，PI控制器補償預(yù)瞄控制器產(chǎn)生的控制誤差輸出補償前輪轉(zhuǎn)角，將理論前輪轉(zhuǎn)向角和期望補償轉(zhuǎn)向角相加后得到實際前輪轉(zhuǎn)角并將前輪轉(zhuǎn)角輸出給農(nóng)機模型，位置傳感器實時檢測農(nóng)機所在位置并將位置信息發(fā)送給預(yù)瞄控制器和PI控制器，通過控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)角使農(nóng)機沿著設(shè)定的曲線行走，從而實現(xiàn)農(nóng)機的掉頭；當(dāng)作業(yè)模式為耕地時，根據(jù)農(nóng)機上懸掛的犁具寬度選擇掉頭路徑，掉頭路徑軌跡選定后，按照上述相同的控制過程控制農(nóng)機的掉頭；本發(fā)明中設(shè)定了不同作業(yè)模式下對應(yīng)的掉頭路徑，可通過農(nóng)機的實際作業(yè)模式選擇與其相對應(yīng)的掉頭路徑，集成度高，適用范圍更加廣泛，降低成本，操作簡便；使用預(yù)瞄控制器和PI控制器的結(jié)合控制農(nóng)機的前輪轉(zhuǎn)向角使農(nóng)機沿著設(shè)定好的避障曲線行走，控制精度高；本發(fā)明可應(yīng)用于農(nóng)機在導(dǎo)航作業(yè)時的自動掉頭的工作中。

本發(fā)明并不局限于上述實施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。