近日，我校农业装备技术全国重点实验室、工程学院南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室、广东省农业人工智能重点实验室罗锡文院士团队在农业领域顶级期刊Computers and Electronics in Agriculture（中科院/SCI一区，Top，影响因子8.3）发表了题为“Parking precise alignment control and cotransporter system for rice harvester and transporter”（论文链接：https://authors.elsevier.com/a/1i8%7EMcFCSXTSt）和“Gain self-adjusting single neuron PID control method and experiments for longitudinal relative position of harvester and transport vehicle”（论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169923006038）的两篇研究论文。
研究论文一提出了一种非线性系统下自主水稻收获中的运输车辆精确定位控制方法。张闻宇博士为该论文第一作者，张智刚副教授为通讯作者，罗锡文院士为合作作者。该研究得到了国家重点研发计划和山东省重点研发计划等资助。
在水稻自主收获过程中，采用运粮车自主协助粮食转运是这种提高效率和智能化程度的主要途径。然而，对于双HST驱动的履带式收获机和运粮车这样的非线性系统，转运过程中的停车对齐精度难以控制，从而可能导致水稻卸粮损失和安全隐患。本研究建立了转运协同几何模型，利用预设路径的方式将二维控制问题解耦为两组一维控制。分析了纵向驱动系统和转向系统的动力学和运动学模型，基于辨识的纵向驱动系统传递函数构建了预测控制器，预测并补偿系统惯性所导致的停车滑移；结合积分环节改进纯追踪方法消除或减小路径跟踪中系统误差。运用上述两种方法设计了停车对齐控制系统，在路面进行了对比实验，纵向控制与PD控制器比较，对齐精度提高；路径跟踪控制与纯追踪控制器比较，跟踪精度略有提高。田间自主收获协同转运试验表明，所设计系统的纵向对齐精度小于0.2m。横向对齐精度小于0.1m。该研究奠定了水稻收获双机智能转运协同功能的基础，为水稻无人农场建设提供了技术支持。
研究论文二提出了一套主从式协同作业系统和相关控制策略。丁凡博士为该论文第一作者，张智刚副教授为通讯作者，罗锡文院士为合作作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国现代农业产业技术体系等资助。
为提升水稻自主收获作业的效率与智能化程度，本研究创新了主从式协同收获系统。该系统旨在实现收获机与运粮车间纵向位置的精确控制，确保谷物能够准确无误地从收获机转移到运粮车的粮仓中。研究提出了一种全新的计算方法，用以测定和计算双机间的纵向偏差；对液压无级变速器进行了详细分析，建立了数学模型，并辨识了运粮车液压无级变速-速度的传递函数；分析并开发了增量式比例-积分-微分（PID）控制及增益自调整单神经元PID控制方法。仿真试验与田间试验结果表明：在收获机行驶速度为0.6、0.8及1 m/s时，增益自调整单神经元PID控制方法能够有效控制双机间的纵向偏差，最大超调量不超过0.25米，稳态平均绝对偏差保持在0.08米以内，稳态最大偏差不超过0.26米，稳态标准偏差不超过0.09米。田间收获应用实验进一步证实，系统对准过程的设置时间仅需13.2秒，稳态最大偏差为0.253米。本研究提出的控制方法和主从式协同收获系统能够满足收获机和运输车辆之间精确协同卸载的需要，为水稻无人农场自主收获提供了技术支持。
文图/工程学院