ระบบควบคมการเคลอนทของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบส าหรบการตดตามเสนดวยตวควบคมแบบ PID-FUZZY Self-Tuning

MOVEMENT CONTROL OF UNMANNED AUTONOMOUS TRACTOR FOR PATH TRACKING USING PID-FUZZY SELF-TUNING CONTROLLER

วชชา อปภย

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ 2561

ระบบควบคมการเคลอนทของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบส าหรบการตดตามเสนดวยตวควบคมแบบ PID-FUZZY Self-Tuning

วชชา อปภย

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร ปรชญาดษฎบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ ปการศกษา 2561

ลขสทธของมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

MOVEMENT CONTROL OF UNMANNED AUTONOMOUS TRACTOR FOR PATH TRACKING USING PID-FUZZY SELF-TUNING CONTROLLER

WITCHA UPAPHAI

A Dissertation Submitted in partial Fulfillment of Requirements for DOCTOR OF PHILOSOPHY (Mechanical Engineering)

Faculty of Engineering Srinakharinwirot University 2018

Copyright of Srinakharinwirot University

ปรญญานพนธ เรอง

ระบบควบคมการเคลอนทของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบส าหรบการตดตามเสนดวยตวควบคมแบบ PID-FUZZY Self-Tuning

ของ วชชา อปภย

ไดรบอนมตจากบณฑตวทยาลยใหนบเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร

ปรญญาปรชญาดษฎบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล ของมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

(ผชวยศาสตราจารย นายแพทยฉตรชย เอกปญญาสกล)

คณบดบณฑตวทยาลย

คณะกรรมการสอบปากเปลาปรญญานพนธ

.............................................. ทปรกษาหลก (ผชวยศาสตราจารย ดร.ประชา บณยวานชกล)

.............................................. ประธาน (ผชวยศาสตราจารย ดร.เกยรตศกด แสงประดษฐ)

.......................................... ทปรกษารวม (ผชวยศาสตราจารย ดร.มนศกด จานทอง)

.............................................. กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.สมมาส แกวลวน)

ง

บทค ดยอ ภาษาไทย

ชอเรอง ระบบควบคมการเคลอนทของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบส าหรบการตดตามเสนดวยตวควบคมแบบ PID-FUZZY Self-Tuning

ผวจย วชชา อปภย ปรญญา ปรชญาดษฎบณฑต ปการศกษา 2561 อาจารยทปรกษา ผชวยศาสตราจารย ดร. ประชา บณยวานชกล

วทยานพนธนน าเสนอการออกแบบระบบเพอควบคมการเคลอนของรถไถอตโนมตแบบ

ไรคนขบดวยตวควบคมพไอด-ฟซซแบบปรบตวได (PID-FUZZY Self-Tuning) เพอควบคมใหรถไถ เคลอนทไปตามเสนทางทก าหนด โดยท าการจ าลองการเคลอนทของรถไถดวยโมเดลทางพลศาสตร (Dynamic model) ทมลกษณะการบงคบเลยวแบบสเตยรง (Steering) และขบเคลอนสองลอหลงดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink เพอทดสอบความเปนไปไดในการท างานจรงจากนนจงท าการสรางรถไถจรงเพอทดสอบการตดตามเสนดวยโปรแกรม LabVIEW โดยในการทดสอบการตดตามเสนของรถไถนนจะแบงเสนทางออกเปน 3 แบบ คอ 1. การตดตามเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง 2.การตดตามเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง 3. การตดตามเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคงจากผลการทดลอง พบวา ตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวไดมความสามารถทจะควบคมใหรถไถเคลอนทไปตามเสนทางทก าหนดทงสามแบบได โดยมคาความผดพลาดมากทสดในสวนของการจ าลองการเคลอนทแบบเสนโคงโดยมคาความผดพลาดทางดานระยะทางในแนวแกน X,Y สงสดอยท 4.19 เมตรทเวลา 42.9 วนาท และ -3.72 เมตร ทเวลา 67.3 วนาทตามล าดบ และ ในสวนของการตดตามเสนในสวนของรถไถจรงมคาความผดพลาดมากทสดในสวนของการควบคมมมหนเหของรถไถ (Heading Error) คอการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคงซงมคาความผดพลาดอยระหวาง -28 ถง 23 องศา และ คาความผดพลาดมากทสดในสวนของระยะทางของรถไถ (Distance Error) คอการเคลอนทแบบเสนโคงซงมคาความผดพลาดอยท 7.8 เมตร

ค าส าคญ : รถไถขบเคลอนอตโนมต, แบบจ าลองทางพลศาสตร, ตวควบคมแบบ พ ไอ ด, ตวควบคมแบบ พ ไอ ด – ฟซซ, เสนทางการเคลอนท

จ

บทค ดยอ ภาษาองกฤษ

Title MOVEMENT CONTROL OF UNMANNED AUTONOMOUS TRACTOR FOR PATH TRACKING USING PID-FUZZY SELF-TUNING CONTROLLER

Author WITCHA UPAPHAI Degree DOCTOR OF PHILOSOPHY Academic Year 2018 Thesis Advisor Assistant Professor Pracha Bunyawanichakul , Ph.D.

This study presented the design of a movement control system for an

unmanned autonomous tractor using PID-FUZZY Self-Tuning to control the tractor on a prescribed path. At first, the simulation of tractor movement using a dynamic model of front-wheel steering and rear-wheel driving was created via the MATLAB-Simulink Program to test the possibility of real-time action. Then, an actual autonomous tractor using the dynamic model was constructed to test its tracking along a prescribed path. The testing was conducted using the LabVIEW program. With regard to the path tracking experiment with the tractor, three different types of tracking paths were tested: strange line, curve line and N-shaped paths. The results of the experiment revealed that the PID-FUZZY Self-Tuning was able to control the tractor on all three types of paths. The most errors appeared during the curve line movement simulation, with a maximum distance error on the X and Y coordinates was 4.19 meters at 42.9 seconds, and -3.72 meters at 67.3 seconds, respectively. With respect to the tracking of the actual tractor, the most errors occurred in the heading control of the tractor (an angle of refraction control). The heading errors appeared at the connection of the strange and curve line movement with an error value between -28 to 23 degrees. In terms of distance, the most frequent distance errors occurred in the curve line movement, with an error value of 7.8 meters.

Keyword : Autonomous tractor, Dynamic model, PID Controller, Self-tuning fuzzy logic controller, Trajectory

ฉ

กตตกรรมประกาศ

กตตกรรมประกาศ

ผวจยขอขอบพระคณ ผชวยศาสตราจารย ดร.ประชา บนยวานชกล และผชวยศาสตราจารย ดร.มนศกด จานทอง อาจารยทปรกษาการท าปรญญานพนธทใหโอกาสในการท าปรญญานพนธเรองนส าเรจไดอยางสมบรณ ดวยความกรณาในการใหความร ค าแนะน าและแนวทางวธแกปญหาตลอดจนการด าเนนการวจยตงแตตนจนส าเรจ

ขอขอบคณคณาจารยจากภาควชาวศวกรรมเครองกล มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ ทใหความรและค าแนะน าอนเปนประโยชนตอการท าปรญญานพนธเปนอยางด

ขอขอบคณภาควชาวศวกรรมเครองกล มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล ธญบร ทอนเคราะห รถไถ และ วสดอปกรณในการท างานวจย ตลอดจนสถานทท างานวจย ซงเปนประโยชนตอการท าปรญญานพนธเปนอยางมาก

ทายสดผวจยขอขอบพระคณบดา มารดา ทอบรมสงสอนและใหก าลงใจตลอดจนสนบสนนการศกษา รวมไปถงญาตพนอง เพอนๆท ใหก าลงใจ และใหค าแนะน าทเปนประโยชน และใหความรวมมอเปนอยางดยงในการท าวจยน

วชชา อปภย

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย ............................................................................................................................. ง

บทคดยอภาษาองกฤษ ....................................................................................................................... จ

กตตกรรมประกาศ............................................................................................................................. ฉ

สารบญ .............................................................................................................................................. ช

สารบญตาราง ................................................................................................................................... ญ

สารบญรปภาพ .................................................................................................................................. ฎ

บทท 1 บทน า ................................................................................................................................... 1

ความเปนมาและความส าคญของปญหา ....................................................................................... 1

วตถประสงคของปรญญานพนธ .................................................................................................... 2

ขอบเขตของปรญญานพนธ ........................................................................................................... 2

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ............................................................................................................ 2

การทบทวนวรรณกรรมและสารสนเทศ (Information) ทเกยวของ .............................................. 3

บทท 2 ทฤษฎ ................................................................................................................................... 7

1. การสรางแนวเสนทางการเคลอนทของรถไถ (Trajectory Planning) (A. D. Luca, 2015) ...... 7

1.1 แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง ............................................................................ 8

1.2 แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง (A. D. Luca, 2015) ............................................ 9

2. การออกแบบระบบควบคมรถไถ (Controller System) (สชาต จนทรจรมานตย, 2555) ...... 10

3. ตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวได (PID - Fuzzy Self Tuning) (Xu, Kan, Chen, & Yan, August, 2014) ................................................................................................................... 11

3.1 การท าฟซซ (Fuzzication) ("ฟซซลอจก Fuzzy Logic," 2015) ................................ 13

3.2 การวนจฉย (Fuzzy Inference system) หรอ FIS ..................................................... 14

ซ

3.3 ดฟซซฟเคชน (Defuzzification) (Kraisak Phothongkum, 2016) ........................... 15

4. แบบจ าลองทางคณตศาสตรของรถไถ ..................................................................................... 15

4.1 แบบจ าลองทางจลนศาสตรของรถไถ (Kinematics Model) ........................................ 16

บทท 3 อปกรณและวธการทดลอง .................................................................................................. 24

1. การออกแบบตวควบคม ......................................................................................................... 24

2. การจ าลองการเคลอนทของรถไถ (Simulation)..................................................................... 24

2.1 การสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ (Dynamic Model) ................................ 24

2.2 การออกแบบตวควบคมฟซซ-พไอด (Fuzzy-PID Self Tuning) .................................. 26

2.3 การควบคมการท างานของรถไถ .................................................................................... 31

2.4 เสนทางการเคลอนทของรถไถ (Trajectory)................................................................ 32

3. โครงสรางและอปกรณตางๆ ของรถไถส าหรบการท างานจรง ................................................ 35

3.1. อปกรณทใชในการด าเนนงานวจย................................................................................ 36

3.2 สวนของตวรถไถ (Tractor ) ......................................................................................... 42

3.3 สวนของระบบควบคม (The Controller) .................................................................... 45

บทท 4 ผลและการวเคราะห ........................................................................................................... 51

1. ผลการวเคราะหการเคลอนทของรถไถในสวนของการจ าลองการเคลอนทเพอทดสอบความเปนไปไดไนการใชงานจรง ................................................................................................... 51

1.1 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง .... 52

1.2 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง ........... 53

1.3 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคง ............................................................................................................................ 54

2. ผลการวเคราะหการเคลอนทของรถไถในสวนของการตดตามเสนในสวนของรถไถจรง ........... 56

2.1 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง .......... 56

2.2 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง ........... 58

ฌ

2.3 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคง ............................................................................................................................ 61

บทท 5 สรปและขอเสนอแนะ ......................................................................................................... 64

1. สรปผลการวจย ..................................................................................................................... 64

1.1 ผลการทดลองในสวนของการจ าลองการเคลอนทของรถไถ (Simulation) .................... 64

1.2 ผลการทดลองในสวนของการควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบในสวนของรถไถจรง .. 64

2. ขอเสนอแนะ .......................................................................................................................... 65

ภาคผนวก........................................................................................................................................ 66

บรรณานกรม ................................................................................................................................... 72

ประวตผเขยน .................................................................................................................................. 75

สารบญตาราง

หนา ตาราง 1 คาตวแปรตางๆ ของรถไถ ................................................................................................. 24

ตาราง 2 ตารางกฎของฟซซ ............................................................................................................ 30

สารบญรปภาพ

หนา ภาพประกอบ 1 รถไถไฮดรอลค DEDALO (Martín et al., 2010) .................................................... 3

ภาพประกอบ 2 รถไถและเทลเลอรแบบไรคนขบโดยตวควบคมแบบ Nonlinear PI ......................... 4

ภาพประกอบ 3 รถไถแบบไรคนขบโดยตวควบคการเลยวแบบ CDGPS (O'Connor et al., 2000) .. 4

ภาพประกอบ 4 แบบจ าลองรถไถทใชในการทดลองโดยมเงอนใขการลนไถลของลอ ......................... 5

ภาพประกอบ 5 หนยนตเคลอนทตดตงเลเซอรสแกนเนอร (Lo et al., 2014) .................................. 6

ภาพประกอบ 6 การเคลอนทเปนเสนตรงในพกด XYZ ..................................................................... 7

ภาพประกอบ 7 การเคลอนทในในฟงกชนของเวลา )(t ............................................................. 8

ภาพประกอบ 8 เสนโคงทเกดจากการเชอมตอโดยเสนตรง ............................................................... 9

ภาพประกอบ 9 ระบบควบคมแบบปอนกลบ (สชาต จนทรจรมานตย, 2555) ................................ 11

ภาพประกอบ 10 ระบบควบคมแบบปอนกลบของการขบรถยนต (สชาต จนทรจรมานตย, 2555) . 11

ภาพประกอบ 11 ไดอะแกรมการควบคมหนยนตเคลอนทอตโนมตดวย .......................................... 12

ภาพประกอบ 12 ควบคมคาอตราการขยายของตวควบคมพไอดแบบอตโนมตดวยฟซซ ................. 13

ภาพประกอบ 13 การท าฟซซฟเคชนแปลงอนพตเปนคาระดบความเปนสมาชก ............................. 13

ภาพประกอบ 14 ฟซซเซทของสญญาณเอาทพต ("ฟซซลอจก Fuzzy Logic," 2015) .................... 14

ภาพประกอบ 15 กฎความสมพนธของฟซซ ("Fuzzy Logic," 2014) .............................................. 15

ภาพประกอบ 16 ลกษณะการเคลอนทของรถไถทเปรยบเสมอนเปนรถจกรยาน ............................. 16

ภาพประกอบ 17 ไดอะแกรมแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ ................................................... 18

ภาพประกอบ 18 ไดอะแกรมของสมการสมการพลศาสตรของรถไถโดย MATLAB/Simulink ........ 26

ภาพประกอบ 19 ไดอะแกรมการท างานของตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด ในสวน ............................ 27

ภาพประกอบ 20 ฟงกชนความเปนสมาชกอนพตของ สวนควบคมการบงคบเลยว (Heading) ....... 28

ภาพประกอบ 21 ฟงกชนความเปนสมาชกอนพตของ สวนควบคมระยะการขบเคลอน (Distance) 28

ฏ

ภาพประกอบ 22 ฟงกชนความเปนสมาชกเอาทพตของ สวนควบคมการบงคบเลยว (Heading) .... 29

ภาพประกอบ 23 ฟงกชนความเปนสมาชกเอาทพตของสวนควบคมการบงคบเลยว (Distance) ..... 29

ภาพประกอบ 24 การสรางเงอนไขของฟงชนความเปนสมาชก ในรปแบบ “If, And, Then” ......... 31

ภาพประกอบ 25 ไดอะแกรมการควบคมการท างานของรถไถ ......................................................... 32

ภาพประกอบ 26 เสนทางการเคลอนทของรถไถ ............................................................................. 33

ภาพประกอบ 27 ไดอะแกรมการเคลอนทในแนวเสนตรง ............................................................... 33

ภาพประกอบ 28 ไดอะแกรมการเคลอนทในแนวเสนโคง ................................................................ 34

ภาพประกอบ 29 รถไถทใชในการท างานจรง .................................................................................. 35

ภาพประกอบ 30 แผนผงสวนประกอบละการท างานของรถไถ ....................................................... 36

ภาพประกอบ 31 มอเตอรไฮดรอลค (DONGGUAN BLINCE MACHINERY AND ELECTRONICS CO., 2015) ..................................................................................................................................... 36

ภาพประกอบ 32 วาลวแบบสดสวน ................................................................................................ 37

ภาพประกอบ 33 ปมไฮดรอลก ....................................................................................................... 38

ภาพประกอบ 34 วาลวสลบทศทางการไหล .................................................................................... 38

ภาพประกอบ 35 การดควบคมการท างานของวาลวสดสวน ............................................................ 39

ภาพประกอบ 36 เกยรทด ............................................................................................................. 40

ภาพประกอบ 37 เซนเซอรไอเอมย (CHRobotics, 2015) ............................................................. 40

ภาพประกอบ 38 ตวระบต าแหนงของรถไถ .................................................................................... 41

ภาพประกอบ 39 การด DAQ (National Instruments, 2015) .................................................... 41

ภาพประกอบ 40 เอซ เซอรโว มอเตอร (Panasonic, 2009) .......................................................... 42

ภาพประกอบ 41 เสารบ-สงสญญาณ เปนของบรษท Bullet รน Bullet M2 ................................. 42

ภาพประกอบ 42 การรบสงสญญานระหวางคอมพวเตอรหลก และ คอมพวเตอรเปาหมาย ............ 43

ภาพประกอบ 43 ระบบบงคบเลยวของรถไถอตโนมต .................................................................... 44

ภาพประกอบ 44 ระบบขบเคลอนของรถไถอตโนมต ...................................................................... 45

ฐ

ภาพประกอบ 45 หนาจอควบคมและแสดงการท างานของรถไถขบเคลอนอตโนมต ....................... 45

ภาพประกอบ 46 ไดอะแกรมส าหรบควบคมการท างานของรถไถ .................................................. 46

ภาพประกอบ 47 การสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรงดวยโปรแกรม LabVIEW .................. 46

ภาพประกอบ 48 การสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง ......................................................... 47

ภาพประกอบ 49 การแปลงคาสตรงจาก จพเอส ใหอยในรปแบบของต าแหนง Latitude และ Longitude ..................................................................................................................................... 47

ภาพประกอบ 50 การแปลงคาสตรงของไอเอมยใหอยในรปแบบของมม YAW ของรถไถ .............. 48

ภาพประกอบ 51 การประเมนคาความผดพลาดทเกดระหวางรถไถกบเสนทางการเคลอนท ........... 49

ภาพประกอบ 52 ตวควบคมฟซซ-พไอด ทออกแบบดวยโปรแกรม LabView ................................ 49

ภาพประกอบ 53 แบบจ าลองโมเดลจลนศาสตรและตวควบคมของรถไถดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink ........................................................................................................................ 51

ภาพประกอบ 54 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง . 52

ภาพประกอบ 55 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถเปนเสนตรงในแนวแกน X และ Y ...... 52

ภาพประกอบ 56 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง . 53

ภาพประกอบ 57 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถเปนเสนโคงในแนวแกน X และ Y ....... 54

ภาพประกอบ 58 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคง ....................................................................................................................................... 55

ภาพประกอบ 59 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรงตอกบเสนโคงตวเอน (N) ในแนวแกน X และ Y .......................................................................................................................... 55

ภาพประกอบ 60 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรง ..................................................... 56

ภาพประกอบ 61 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนตรง ......................................... 57

ภาพประกอบ 62 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนตรง ........................ 57

ภาพประกอบ 63 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนตรง (Distance Error) ............................................................................................................................ 58

ภาพประกอบ 64 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนโคง ..................................................... 59

ฑ

ภาพประกอบ 65 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนโคง .......................................... 59

ภาพประกอบ 66 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนโคง ........................ 60

ภาพประกอบ 67 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนโคง (Distance Error) ............................................................................................................................ 60

ภาพประกอบ 68 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรงตอกบเสนโคง (N) .............................. 61

ภาพประกอบ 69 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนตรงตอกบเสนโคง(N) ............... 62

ภาพประกอบ 70 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนตรงตอกบเสนโคง (N) (Heading Error) ............................................................................................................................. 62

ภาพประกอบ 71 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนตรงตอกบเสนโคง (N) (Distance Error) ......................................................................................................... 63

บทท 1 บทน า บทน า

ความเปนมาและความส าคญของปญหา ประเทศไทยตงอยในพนททอดมสมบรณและมภมอากาศแบบมรสมเขตรอน ท าใหประเทศ

ไทยมความเหมาะสมดวยภมประเทศทคอนขางแบนราบเปนสวนใหญ และมแหลงน ามากมายจงท าใหประเทศไทยนนเหมาะสมอยางยงส าหรบเกษตรกรรมเชนการท านา ("ความรรอบตวเกยวกบประเทศไทย," 2558) จนไดรบการขนานนามวา "อขาวอน า" ตงแตอาณาจกรสโขทยสบเรอยมาจนถงปจจบน โดยการท าการเกษตรในสมยกอนนนจะใชแรงงานของคนและสตวเปนสวนใหญ และมขอจ ากดดานผลผลต แตในปจจบนประเทศไทยมความเจรญไปมาก และกาวเขาสสงคมโลกอยางรวดเรวจงท าใหมความตองการผลผลตเพมขน ท าให เกษตรกรตองอาศยเทคโนโลยในยคใหม โดยมการน าเครองจกรกลการเกษตร และสารเคมตางๆ มาใชงาน เพอใหไดผลผลตทมคณภาพและปรมาณเพยงพอตอความตองการของสงคมโลก แตกท าใหมผลกระทบดานอนเกดขนมา เชน ผควบคมเครองจกรกลการเกษตร นนมความเสยงทจะไดรบอนตรายจากการสมผสสารเคม หรอการใชเครองจกร ท าเกดปญหาดานสขภาพกบตวเกษตรตกรเอง เชน ปญหาโรคน ากดเทา โรคฉหน โรคแบคทเรยกนเนอ (เนคโครไทซง แฟสซไอตส) โรคเมลออยโดสส โดยในแตละปมคนไทยเสยชวตดวย “โรคเมลออยด” ไมต ากวา 1,000 คน โดยโรคนเปนสาเหตของการตายจากการตดเชออนดบ 3 (รองจากโรคเอดสและวณโรค) ของภาคตะวนออกเฉยงเหนอของไทย โดยใหผจดท าเกดแนวคดทจะหาแนวทางในการแกไขปญหาดงกลาวตอไป (ณรงค สหเมธาพฒน, 2558)

ในการท าการเกษตรสมยใหมนน รถไถหรอรถ (แทรคเตอร) เขามามบทบาทในการท าการเกษตรเปนอยางมาก ดวยเหตทวารถไถหนงคนนนสามารถน ามาใชในการท าเกษตรกรรมไดมากมาย เชน การเตรยมดน การใหปยหรอยา การเกบเกยว การขนสงผลตภนททางการเกษตร จะเหนไดวาประโยชนของรถไถนนมคอนขางมาก เนองจากท างานไดเรว ไดผลผลตมากกวา ดงนน รถไถหรอรถ (แทรคเตอร) จงนบไดวามความส าคญตออาชฟเกษตรกรรมอยางมาก (ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต, 2555)

ดวยเหตน ทางผจดท าไดมแนวคดทจะพฒนาประสทธภาพของรถไถ โดยการควบคมรถไถอตโนมต แบบไรคนขบ โดยมการควบคมการเคลอนทของรถไถดวยตวควบคมแบบ พไอด -ฟซซ ส าหรบการตดตามเสน เพอเปนสวนชวยในการ ตดขนตอนในการสมผส เครองจกรกล สารเคมและสงสกปรก ซงท าใหเกดโรคทเกดจากการท าการเกษตรแบบดงเดม และเปนการน าเทคโนโลยททนสมยมามสวนรวมในการพฒนาการเกษตรใหมศกยภาพทดยงๆ ขนไป

2

วตถประสงคของปรญญานพนธ 1. ออกแบบ และสรางตนแบบ รถไถขบเคลอนอตโนมตในการตดตามเสน พรอมตดตง

อปกรณน าทาง และระบบขบเคลอน 2. ออกแบบระบบอลกอรทม และ พรอมสรางแบบจ าลองในขบเคลอนของรถไถ 3. ออกแบบและสรางแบบจ าลองการเคลอนท เพอศกษาความเปนไปไดในการควบคม

การตดตามเสนของรถไถขบเคลอนอตโนมตแบบไรคนขบ 4. ทดลองประสทธภาพของตวควบคมแบบ พไอด-ฟซซ (PID-FUZZY Self-tuning)

ในการควบคมการตดตามเสนของรถไถขบเคลอนอตโนมตแบบไรคนขบ

ขอบเขตของปรญญานพนธ 1. ออกแบบและสรางรถไถทใชท างานวจยโดยตวรถไถมระบบขบเคลอนลอหลงดวย

วงจรไฮดรอลค และ มการบงคบเลยวของลอหนาแบบ Steering 2. ใชตวควบคมแบบ พไอด-ฟซซ (PID-FUZZY Self-tuning) ในการควบคมการ

ขบเคลอนของรถไถ 3. ใชโปรแกรมแมทแลบในสวนของการท าแบบจ าลอง 4. ในการทดลองการตดตามเสนของรถไถจะท าการทดลองเสนทางการเคลอน ทงหมด

สามลกษณะคอ เสนตรง, เสนโคง และเสนตรงตอกบเสนโคง

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1. ไดตนแบบ รถไถอตโนมตแบบไรคนขบทควบคมการเคลอนทดวยตวควบคม

แบบ พไอด-ฟซซ ( PID-FUZZY Self-tuning ) ส าหรบการตดตามเสน 2. ไดระบบอลกอรทม และระบบซอฟทแวร ของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบดวยดวยตว

ควบคมแบบ พไอด-ฟซซ ( PID-FUZZY Self-tuning ) ส าหรบการตดตามเสน 3. ลดปญหาและความเสยงเกยวกบโรคทเกดขนจากการไดรบอนตรายจากการสมผส

สารเคม หรอการใชเครองจกร 4. เปนฐานงานวจยส าหรบน าไปขยายผล และพฒนา ประสทธภาพในการท างานของ

รถไถอตโนมตแบบไรคนขบส าหรบการตดตามเสนได

3

การทบทวนวรรณกรรมและสารสนเทศ (Information) ทเกยวของ ในการควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบดวย พไอด-ฟซซ ส าหรบการตดตามเสน ตองม

องคประกอบตางๆ ทน ามารวมกนเพอใหไดตามจดมงหมาย โดยเรมจากการหาขอมลงานวจยทเกยวของ เพอทจะไดรบรทฤษฎการท างานของรถไถ เชน การสรางเสนทางการเคลอนท ใหกบรถไถ การออกแบบระบบควบคมรถไถและการเขยนสมการทางคณตศาสตรของรถไถ โดยในหวขอน จะกลาวถงทฤษฎตางๆ ทเกยวของกบการควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบดวย พ ไอด-ฟซซ ส าหรบการตดตามเสน ดงน D. Martin และคณะ (Martín, Guinea, García-Alegre, Villanueva, & Guinea, 2010) ท าการออกแบบตวควบคมฟซซลอจกส าหรบรถไถไรคนขบ ในการเคลอนทหลบหลกสงกดขวางดวย Fuzzy Logic Toolbox ของโปรแกรม MATLAB โดยจะใชตวควบคมฟซซในการควบคมมมเลยวลอดานหนาของตวรถ มการตรวจจบต าแหนงของสงกดขวางดวยเซนเซอรเลเซอรสแกนเนอร และบอกต าแหนงของรถไถดวยเซนเซอรจ พเอส ควบคมการท างานของรถไถดวยคอมพวเตอร

ภาพประกอบ 1 รถไถไฮดรอลค DEDALO (Martín et al., 2010)

Van T. Huynh และคณะ (Huynh, Smith, Kwok, & Katupitiya, 2012) ท าการออกแบบตวควบคมแบบ Nonlinear PI ส าหรบควบคมรถ รถไถและเทรลเลอรแบบไรคนขบเพอหาประสทธภาพความแมนย าในการควบคมต าแหนงของรถรถไถดวยเซนเซอรจพเอสและ ควบคมการท างานของรถไถดวยคอมพวเตอร

4

ภาพประกอบ 2 รถไถและเทลเลอรแบบไรคนขบโดยตวควบคมแบบ Nonlinear PI (Huynh et al., 2012)

Dr. Bradford Parkinson และคณะ (O'Connor, Bell, Elkaim, & Parkinson, 2000) ไดท าการออกแบบรถไถโดยใชเซนเซอรจพเอส ในการควบคมต าแหนงของรถไถและในสวนของการท าแบบจ าลองใชควบคมการเลยวแบบ CDGPS

ภาพประกอบ 3 รถไถแบบไรคนขบโดยตวควบคการเลยวแบบ CDGPS (O'Connor et al., 2000)

5

Hee-Chang-Moon และคณ ะ (Kim et al., 2013) ได ส ร า งแบ บ จ าลอ งรถ ไถ โด ย ประกอบดวย การสรางสมการ คเนเมตกส และ ไดนามกส ทมเงอนไข การลนไถลของลอในขณะทรถเคลอนท โดยการทดลองจะสรางสมการเสนทางเปนทางโคงและทางตรงสลบกนเพอใหแบบจ าลองของรถไถท าการตดตามเสนดงกลาว

ภาพประกอบ 4 แบบจ าลองรถไถทใชในการทดลองโดยมเงอนใขการลนไถลของลอ (Kim et al., 2013)

Chi-Wen Lo และคณะ (Lo, Wu, Lin, & Liu, 2014) ไดน าเสนอการออกแบบตวควบคมฟซซลอจก ท างานรวมกบ Q-learning Algorithm โดยตวมนจะท าหนาทเลอกใชกฏการควบคมของฟซซทเหมาะสม ส าหรบควบคมหนยนตเคลอนทส ารวจภายในบานแบบอตโนมต โดยทหนยนตสามารถเคลอนทหลบหลกสงกดขวางไดเองแบบอตโนมต ซงใชเซนเซอรเลเซอรสแกนเนอรตดตงทตวหนยนตเพอใชส าหรบตรวจจบสงกดขวางการเคลอนท

6

ภาพประกอบ 5 หนยนตเคลอนทตดตงเลเซอรสแกนเนอร (Lo et al., 2014)

จากงานวจยทเกยวของเปนการออกแบบรถเคลอนทอตโนมตในลกษณะตางๆกน เชน การออกแบบระบบควบคมรถไถหรอหนยนตส ารวจในรม ดวยตวควบคม ฟซซ ลอจก การออกแบบระบบบงคบเลยวของรถไถดวยการใชจพเอส การสรางแบบจ าลองและเสนทางการเคลอนทของรถไถ จากการคนควางานวจยทผานมา ท าใหเหนวาควรมการน าขอดมารวมเขาดวยกนในการท างานวจยเชนการ วธการสรางเสนทางการเคลอนท หรอการใช จพเอส เพอบอกต าแหนงคาคลาดเคลอนของรถไถ และเพม ตว ควบคม พไอด-ฟซซ เขามาชวยในการควบคมต าแหนงของรถไถส าหรบงานวจยน

บทท 2 ทฤษฎ ทฤษฎ

ในการทจะสรางรถไถขบเคลอนอตโนมตโดยปราศจากคนขบ จ าเปนตองท าการจ าลองการเคลอนทของรถไถ (simulation tractor) เพอเปนการทดสอบความเปนไปไดในการสรางรถไถจรง โดยในการสรางแบบจ าลองของรถไถตองมองคประกอบตางๆ ทจะท าใหรถไถเคลอนทไดอยางสมบรณ เชน การสรางเสนทางการเคลอนทของรถไถ การออกแบบระบบควบคมรถไถ ตวควบคมการเคลอนทของรถไถ แบบจ าลองทางคณตศาสตรของรถไถ และเมอมองคประกอบตางๆ ของรถไถครบถวนแลว จงน าองคประกอบนนมารวมกนเพอใหเกดเปรถไถทสามารถขบเคลอนไดอยางอตโนมตโดยปราศจากคนขบ

1. การสรางแนวเสนทางการเคลอนทของรถไถ (Trajectory Planning) (A. D. Luca, 2015)

การทจะท าใหรถไถเคลอนทไปตามเสนทางทตองการนนจะท าการสรางสมการเสนทางการเคลอนทใหกบรถไถ โดยมจดเรมตนและจดสนสดการเคลอนท แนวเสนทางการเคลอนทของรถไถสามารถแบงออกเปน 2 รปแบบ คอ 1. แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรงและ 2. แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง

ภาพประกอบ 6 การเคลอนทเปนเสนตรงในพกด XYZ

8

1.1 แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง คอการเคลอนทเปนเสนตรงในพกด XYZ โดยมการก าหนดใหรถไถเรมตนเคลอนทจาก

จด ip ไปถงจด fp โดยทสมการของเสนตรงสามารถเขยนได ดงแสดงในสมการท 2.1 ifis ppspp

(2.1)

จากสมการท 2.1 นนจะเหนไดวามพารามเตอร s ซงเปนอตราสวนของต าแหนงกบระยะทางทรถไถเคลอนท ดงแสดงในสมการท 2.2

1

s

(2.2)

จากสมการท 2.2 ท าหนาทเปรยบเสมอนการเคลอนทในฟงกชนของเวลาดงแสดงในภาพประกอบ 7 โดยจะมรปแบบของสมการตามชวงของเวลาดงแสดงในสมการท 2.3

ภาพประกอบ 7 การเคลอนทในในฟงกชนของเวลา )(t

9

max

2

max

2

max

max

2max

max

2

max

max.

2.

2.

2.

aV

TVTt

a

aV

tV

ta

t

TTTt

TTTt

Tt

s

ss

s

;

,;

,0;

(2.3)

โดยจากในภาพประกอบ 7 แสดงใหเหนวา เปนฟงกชนของเวลาโดยท t และ T คอ เวลาและเวลาทใชในการเคลอนทจากจด iP จนถงจด fP ตามล าดบ (มหนวยเปนวนาท สวน

maxv และ maxa คอ ความเรวสงสด (เมตรตอวนาท) และความเรงสงสด (เมตรตอวนาท 2) ของรถไถ ตามล าดบ

1.2 แนวเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง (A. D. Luca, 2015) คอการเคลอนทเปนเสนโคงในพกด XYZ โดยมการเชอมตอจดของเสนตรงสองเสนและ

ท าการประมาณคา (Interpolate) เสนตรงทเชอมตอกนจะท าใหเกดเปนเสนโคงขนมาดงแสดงในภาพประกอบ 8

ภาพประกอบ 8 เสนโคงทเกดจากการเชอมตอโดยเสนตรง

จากภาพประกอบ 8 เปนการน าเสนตรงสองเสนมาตอกนเพอใหเกดเปนเสนโคง โดยม จด A เปนจดเรมตน จด B เปนจดเชอมตอระหวางเสนตรง และจด C เปนจดสนสดการเคลอนท โดยทจดเรมตนและจดสนสดของความโคงทเกดจากการประมาณคา ( Interpolate) คอ A ถง B

10

และ 21,dd คอระยะของเสนตรงทสมผสกบเสนโคงโดยมสมการหลกในการสรางเสนโคงดงสมการท 2.4

ABBCAB KvKvtttKvAtp 122

1 2/ (2.4)

โดยท

ABAB

KAB

= เวคเตอรหนงหนวย ของเสนตรง AB (2.5)

BCBC

KBC

= เวคเตอรหนงหนวย ของเสนตรง BC (2.6)

1

12v

t d = ผลตางการเปลยนแปลงของเวลา (2.7)

ABKdAB 1

(2.8)

BCKdBB 2

(2.9)

1v คอ ความเรวคงทบนเสนตรง AB

2v คอ ความเรวคงทบนเสนตรง BC

2. การออกแบบระบบควบคมรถไถ (Controller System) (สชาต จนทรจรมานตย, 2555) ระบบท ใชส าหรบควบคมรถไถควรจะเปนระบบควบคมแบบปอนกลบ (Feedback

Control System) ดงแสดงในภาพประกอบ 9 เนองจากเปนระบบทพยายามรกษาเอาทพตใหไดตามตองการ โดยการน าเอาสญญาณเอาทพตมาเปรยบเทยบกบสญญาณอางอง แลวท าการหาคาความผดพลาด (Error) เพอทจะน าไปใชกบตวควบคม เพอใหไดสญญาณอนพตสงไปยงระบบทตองการควบคม เพอใหไดเอาทพตทตองการ ยกตวอยางเชน คนทก าลงขบรถยนต (ดงแสดงในภาพประกอบ10) โดยทเปาหมายและเวลาทคนขบตองการจะไปนนเปรยบไดกบค าสงอางอง (Reference) จากนนสมองจงท าการควบคมมอและเทาใหไปควบคมพวงมาลยและเหยยบคนเรง โดยทการควบคมสวนนเปรยบไดกบตวควบคมเพอสงสญญาณอนพตทเปนความเรวและทศทางสงไปยงระบบทผขบขตองการควบคม คอ คนเรงและพวงมาลย และเครองยนตจงสงเอาทพตออกมาเปนทศทางและความเรวท

11

ตองการ โดยทมสายตาเปนเครองมอวดเพอสงคาความผดพลาดเปนสญญาณเอาทพตมาเปรยบเทยบกบสญญาณอางองเพอใหรถไปสจดตองการได

ภาพประกอบ 9 ระบบควบคมแบบปอนกลบ (สชาต จนทรจรมานตย, 2555)

ภาพประกอบ 10 ระบบควบคมแบบปอนกลบของการขบรถยนต (สชาต จนทรจรมานตย, 2555)

3. ตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวได (PID - Fuzzy Self Tuning) (Xu, Kan, Chen, & Yan, August, 2014)

ตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวไดคอ การรวมตวกนระหวางตวควบคม พไอด และ ฟซซ โดยทตวควบคมแบบฟซซนนจะท าการปรบคาพารามเตอรแบบอตโนมต ซงโดยทวไปแลวระบบ

12

ควบคมทนยมใชกนอยางแพรหลายไดแก ตวควบคมแบบพไอด (Proportional Integral Derivative) ซงเปนระบบควบคมแบบเชงเสน (Linear) แตเนองจากความไมเปนเชงเสน (Nonlinear) ของโมเดลทตองการควบคมอกหลากหลายชนด เชน หนยนตเคลอนทอตโนมต (Mobile Robot) ท าใหการควบคมมกจะมปญหาอยเสมอกบการใชตวควบคมพไอด (PID) เพยงอยางเดยว และเพอทจะจดการกบปญหานใหหมดไปได จงเกดแนวคดโดยการน าตวควบคมแบบทมความไมเปนเชงเสนมาชดเชยการท างานโดยระบบทไมเปนเชงเสนนนอาจมคาอางองทมการปรบเปลยนคาไปตามระยะเวลา ดงนนตวควบคมแบบฟซซ จะท าการปรบเปลยนคาพารามเตอรตางๆ ใหเหมาะสมกบคาอางองทเกดขนใหมได ดงแสดงในภาพประกอบ11

ภาพประกอบ 11 ไดอะแกรมการควบคมหนยนตเคลอนทอตโนมตดวย ตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวได

จากภาพประกอบ 11 ระบบควบคมแบบฟซซนนจะท าการปรบแตงและควบคมคาอตราการขยายของตวควบคมพไอดแบบอตโนมตโดยมไดอะแกรมของระบบดงแสดงในภาพประกอบ 12 ซงจะมการรบคาอนพตเปนต าแหนงการเคลอนทของหนยนต e และอตราการเปลยนแปลงของความผดพลาดของต าแหนง e โดยมเอาทพตเปนตวแปร dip kkk ,, เพอน าไปควบคมคาอตราการขยายของพไอดตอไป

ค าอางอง

13

ภาพประกอบ 12 ควบคมคาอตราการขยายของตวควบคมพไอดแบบอตโนมตดวยฟซซ

ภาพประกอบ 12 จะเหนไดวาเปนขนตอนและองคประกอบตางๆ ของตวควบคมแบบฟซซเพอทจะท าการปรบคาพารามเตอรแบบอตโนมตใหกบตวควบคมแบบพไอด โดยการควบคมนนไดแบงเปนสวนประกอบใหญๆ คอ

3.1 การท าฟซซ (Fuzzication) ("ฟซซลอจก Fuzzy Logic," 2015)

ขนตอนนจะเปนการแปลงขอมลอนพตทฟซซรบเขามา ในรปแบบของคาฟงกชนความเปนสมาชกตางๆ ทมอยในระบบ แลวท าการรวมอนพตซงจะแทนดวยตวแปรภาษา โดยจะเปนการค านวณหาคาระดบความเปนสมาชก จากอนพตทเปนคาเชงตวเลข

ภาพประกอบ 13 การท าฟซซฟเคชนแปลงอนพตเปนคาระดบความเปนสมาชก

("ฟซซลอจก Fuzzy Logic," 2015)

14

จากภาพประกอบ 13 จะประกอบดวยเซทอนพต ทเปนตวแปลเชงภาษา เปน ฟงกชนของความเปนสมาชกทงหมด 7 ฟงกชนไดแก Negative Big, Negative Medium, Negative Small, Zero, Positive Small Positive Medium, และ Positive Big โดยก าหนดใหมเซทอนพตจ านวนสองคอ e ต าแหนงการเคลอนทของหนยนต และอตราการเปลยนแปลงของความผดพลาดของต าแหนง e และมเซทเอาทพต คอ oute ดงแสดงในภาพประกอบ 14

ภาพประกอบ 14 ฟซซเซทของสญญาณเอาทพต ("ฟซซลอจก Fuzzy Logic," 2015)

ภาพประกอบ 13 แสดงสถานะของอนพตขนอยกบคาความเปนสมาชก ยกตวอยางเชน ถาระยะการเคลอนทของหนยนตอยในชวง 5 เมตร กจะอย ในสถานะ Positive Medium, และ Positive Big

3.2 การวนจฉย (Fuzzy Inference system) หรอ FIS

เปนสวนของการประเมนคาของตวแปรโดยใชเงอนไขการตดสนใจแบบฟซซ คอ “ถา อนพตเปนเชนน แลว เอาทพต คอ” (IF, THEN) และถาหากมตวแปรของอนพตมากกวาหนง กจะมตวเชอมอนพต คอ (AND, OR) โดยมตารางกฎความสมพนธของฟซซ ดงแสดงในภาพประกอบ 15

15

ภาพประกอบ 15 กฎความสมพนธของฟซซ ("Fuzzy Logic," 2014)

จากภาพประกอบ 15 คอกฎความสมพนธของระบบทมสองอนพตและหนงเอาทพตโดยในตวเอาทพตนนจะมคา dip kkk ,, เพอน าไปปรบคาเกรนของพไอดตอไป ยกตวอยาง เชน ถา คอ NB และ e คอ ZO แลว pk คอ PM, ik คอ NM, dk คอ NB

3.3 ดฟซซฟเคชน (Defuzzification) (Kraisak Phothongkum, 2016)

คอขนตอนการแปลงคาทไดจากกฏความสมพนธของฟซซใหอยในรปแบบทสามารถน าไปใชจรงไดโดยสมการแสดงความสมพนธระหวางเอาทพตทไดจากแตละกฎ และ คาความเปนสมาชกของแตละเอาทพต แสดงดงสมการท 2.10

n

n ny

Y

(2.10)

เมอ Y คอ เอาทพตของระบบ

n คอ เอาทพตทไดจากแตละกฎ

ny คอ คาความเปนสมาชกของแตละเอาทพต

4. แบบจ าลองทางคณตศาสตรของรถไถ

แบบจ าลองของรถไถสามารถจ าแนกออกเปน 2 สวน คอ แบบจ าลองทางจลนศาสตรของรถไถ (Kinematics Model) โดยการวเคราะหทางจลนศาสตรเปนการพจารณาถง ต าแหนง ความเรว และความเรงของรถไถแตไมพจารณาแรงทเกดจากการเคลอนท ความสมพนธระหวางการเคลอนท แรงทเกยวของ และแรงบด ซงจะถกพจารณาในสวนของแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ

16

4.1 แบบจ าลองทางจลนศาสตรของรถไถ (Kinematics Model) Alessandro De Luca และ Giuseppe Oriolo ไดน าเสนอการท าแบบจ าลองทาง

จลนศาสตรของรถยนตเคลอนทอตโนมต ดงแสดงในสมการท 2.15 (A. D. Luca, Oriolo, G. and Samson, C, 1998)

ภาพประกอบ 16 ลกษณะการเคลอนทของรถไถทเปรยบเสมอนเปนรถจกรยาน

จากภาพประกอบ 16 จะเหนไดวาแบบจ าลองทางจลนศาสตรของรถไถนนท าใหงายขนโดยสมมตใหรถไถนนเปรยบเสมอนจกรยาน (ไมมความกวางของฐานลอซายขวา) โดยทลอหนาท าหนาทเลยวและลอหลงเปนลอขบโดยม ตวแปรในพกดคอ ,,,yxq

เมอ yx, คอ ต าแหนงของลอหลงในพกดฉาก ff yx , คอ ต าแหนงของลอหนาในพกดฉาก คอ ทศทางหกเหของรถเมอเทยบแกน x คอมมเลยวของลอ 1v คอความเรวของลอขบเคลอน (ลอหลง) 2v คอความเรวปรบมมเลยวของลอหนา โดยทขอก าหนดสมการทางจลนศาสตรของแตละลอคอ

17

cossin0 fyx (2.11) cossin0 yx (2.12)

ขณะท ff yx , ก าหนดใหเปนต าแหนงของลอหนาในพกด yx, โดยมสมการขอก าหนดคอ

cosLxxf (2.13)

sinLyyf (2.14)

เมอ L คอระยะทางระหวางลอหลงและลอหนาจงท าใหรปแบบขอก าหนดสมการทางจลนศาสตรกลายเปน

0coscossin Lyx (2.15)

และสามารถเขยนอยในรปแบบของเมทรกซไดเปน

21

1000

0/tan

sincos

vvL

yx

(2.16)

โดยทมมของลอหนาสามารถหาไดจาก เสนทางโคงของรถไถซงหาไดจาก

L tan

(2.17)

โดยสมการสมการทางจลนศาสตรเขยนใหอยในรปใหมไดเปน

18

a

yx

10

sincos

0

1

000

22LL

VVqJt

v

,1

(2.18)

เมอ คอความเรวของรถไถขณะวงในเสนทางโคงและก าหนดให 1vV T 4.2 แบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ (Dynamics Model) (Yeh, Li, & Chen,

2009)

ภาพประกอบ 17 ไดอะแกรมแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ Ying-Chieh Yeh, Tzuu-Hseng S. Li, and Chih-Yang Chen ไดน า เสนอการท าแบบ

จ าลองทางพลศาสตรของรถยนตเคลอนทอตโนมต ดวยการใชสมการลากรานจ ดงแสดงในสมการท 2.19

.qZqE

qE

dtd

ii

(2.19)

เมอ คอ ทอรค อนพต E คอ สมการพลงงานจลนของระบบ

q คอ ตวแปลในพกด

iq คอ ตวแปรในระบบพกดทสนใจ

yx,

y

x

19

qZ คอ เมทรกของคาอนพต โดย ถกก าหนดใหเปน

x = ต าแหนงของรถเทยบพกดแกน x y = ต าแหนงของรถเทยบพกดแกน y = มมรถเทยบพกดแกน x = มมลอเทยบกบตวรถ = มมของลอขบ

โดยทสมการพลงงานจลนของรถยนตเคลอนทอตโนมตสามารถอธบายไดดงแสดงในสมการท 2.20 rwfwp EEEE (2.20)

เมอ pE = พลงงานจลนของตวรถ fwE = พลงงานจลนของลอหนา rwE = พลงงานจลนของลอหลง จากสมการท 2.20 คอสมการพลงงานจลนของรถยนตเคลอนทอตโนมตซงในการหา

แบบจ าลองทางพลศาสตรจะตองท าการใสเงอนไขตางๆ ลงไปในสมการพลงงานจลนซงจะมรปแบบดงสมการท 2.21

222222

222222

222

221

21

221

21

21

21

wwlrwlrwwrrwrrww

wwlfwlfwwrfwrfww

pppp

IIyxmyxm

IIyxmyxm

IyxmE

(2.21)

โดยท pm = มวลของรถไถ wm = มวลของลอ wI = โมเมนตความเฉอยรวบแกนหมนของลอ

i

20

pp yx , = ความเรวเชงเสนในแนวแกน ของจดศนยกลางมวลของรถไถ rr yx , = ความเรวเชงเสนในแนวแกน ของจดกงกลางระหวางลอขบทงสอง

ดาน rfwrfw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหนาดานขวาในแนวแกน rrwrrw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหลงดานขวาในแนวแกน lfwlfw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหนาดานซายในแนวแกน lrwlrw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหลงดานซายในแนวแกน จากสมการท 2.11 ท าการจดรปสมการใหมซงจะอยในรปแบบสมการท 2.22

222222

2222222

222

2

22

21

cossin21

wwrwrww

wwwwfwfww

prrrrp

IIwyxm

IIIIwyxm

ILyLxmE

(2.22)

โดยท pI = โมเมนตความเฉอยของรถไถ fwfw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหนา rwrw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหลง rL = ระยะจากศนยลอถงจด cg รถไถ

L = ระยะจากลอถงจดศนยกลางระหวางลอหนาและลอหลง

จากสมการท 2.22 ท าการจดรปสมการอกครงจะไดดงสมการท 2.23

sincos22221

21

42221

2222

2222

rrrpwwwwrpp

wwwrrwp

xymLmILmWmLmI

IIIyxmmE

(2.23)

โดยท

yx,

yx,

yx,

yx,

yx,

yx,

21

จากสมการท 2.23 ท าการก าหนดสมการใหม เพอใหงายตอการค านวณตอไปดงน

wwwrpp ILmwmLmII 2221

21 222 (2.24)

wp mmm 2

21

(2.25) LmLmm wrpa 2 (2.26)

จากนนน าสมการท 2.24 ถง 2.26 แทนลงในสมการท 2.23 ไดสมการใหมเปน

22

222

42

sincos21

21

www

rrarr

III

xymIyxmE

(2.27)

แทนคาสมการท 2.27 ในสมการท 2.19 แลวจดเรยงเทอมใหมท าใหไดสมการพลศาสตร qZqqqVqqS m , (2.28)

เมอ qS คอ เมทรกซของโมเมตความเฉอย qqVm , คอ เมทรกซของ ความเรวเขาสจดศนยกลาง Centripetal และ ความ

เบยงเบนขณะทรถเลยว Coriolis qZ คอ เมทรกซของคาอนพต คอ ทอรคอนพต

หาอนพนธ ( q ) ของสมการพลงงานจลนในสมการท 2.27 จะได เมอเทยบ x จะได sinamxm เมอเทยบ y จะได cosamym เมอเทยบ จะได waa IxmymI 2sincos (2.29) เมอเทยบ จะได

ww II 22 เมอเทยบ จะได wI8

22

หาอนพนธ ( q) ของสมการพลงงานจลนในสมการท 2.27 จะได เมอเทยบ x จะได 0 เมอเทยบ y จะได 0 เมอเทยบ จะได cossin xmym aa (2.30) เมอเทยบ จะได 0 เมอเทยบ จะได 0

หาอนพนธเทยบเวลาของ ( q )ในสมการท 2.27 จะได เมอเทยบ x จะได 2cossin aa mmxm (2.31) เมอเทยบ y จะได 2sincos aa mmym เมอเทยบ จะได coscossinsin xmxmymymI aaaa เมอเทยบ จะได wI2 เมอเทยบ จะได wI8 เมอท าการค านวณหาคาตางๆ เพอแทนคาในสมการลากรานจและท าใหอยในรปของ

เมทรกซจะไดสมการโมเดลของรถไถดงสมการท 2.32 ถง 2.35

00

sin0

am

m

qs

00

cos

0

amm

0

2

cos

sin

w

a

a

I

I

m

m

0

2

200

w

w

I

I

wI80000

(2.32)

00000

,qqVm

00000

000

sin

cos

a

a

m

m

00000

00000

(2.33)

0cos

qZ 0

sin 0cossin

10

T

10

(2.34)

จากนนท าการก าหนดเวกเตอร ดงสมการท 2.29

23

vqZ T (2.35) โดยก าหนดให v คอ อนพตแรงบดในสวนลอขบ คอ อนพตแรงบดในสวนลอบงคบเลยว จากสมการพลศาสตรท 2.28 สามารถเขยนใหอยในรปแบบทงายขนซงจะอยในรปแบบ

ของความเรวรถไถ V โดยการน าสมการพลศาสตรไปคณกบแมทรกซของสมการจลนศาสตร qJT

ดงนนจะไดสมการ การเคลอนทของรถไถใหมเปน ..,. qZVqqVVqS m

(2.36)

เมอ

SJJS T (2.37)

SJJV T

m (2.38)

ZJZ T

(2.39)

ท าสมการท 2.36 ใหอยในรปแบบเมทรกซไดเปน

qS

22

2

12

LLI

Im

w

222

2

22

1

2

12

L

LI

LLI

w

w

(2.40)

2212

,

LLI

I

qqV

w

322

4

222

23

1

4

1

4

L

LI

L

LI

w

w

(2.41)

0

121

22

22

LL

qZ

221

0

LL

(2.42)

บทท 3 อปกรณและวธการทดลอง อปกรณและวธการทดลอง

1. การออกแบบตวควบคม วสดและอปกรณทใชในการทดลองนผท าการทดลองจะแบงขนตอนออกเปนสองสวนใหญๆ

คอ 1.การเคลอนทของรถไถในแบบจ าลองดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink และ 2.สวนของการท างานจรงซงจะเปนการสรางรถไถขบเคลอนอตโนมต โดยมการขบเคลอนดวยระบบใฮดรอลค และมการก าหนดต าแหนงการเคลอนทของรถไถดวย อปกรณ GPS, IMU โดยใชโปรแกรมแลปวว LabVIEW ในการปตบตการ 2. การจ าลองการเคลอนทของรถไถ (Simulation)

2.1 การสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ (Dynamic Model) ในการจ าลองการเคลอนทของรถไถนนเรมจากการวเคราะหโมเดลทางคณตศาสตร

และสรางสมการการเคลอนทของรถไถ โดยมตวควบคม ฟซซ-พไอดแบบปรบตวได (Fuzzy-PID Self Tuning) ส าหรบควบคมการขบเคลอน จากนนท าการสรางเสนทางการเคลอนทเพอใหรถไถวงตามเสนทางทก าหนด โดยท าการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ (Dynamic Model) ในการวเคราะหโมเดลทางคณตศาสตรของรถไถโดยจะตองค านงถงพลงงานจลนและพลงงานศกยทเกดขนกบรถไถซงท าการวเคราะหดวยระเบยบวธการลากรานจ ซงใหผลดงสมการท 3.4 ถง 3.6 แลวจงใชโปรแกรม MATLAB/Simulink ในการจ าลองการเคลอนทของรถไถ

ตาราง 1 คาตวแปรตางๆ ของรถไถ ตวแปร ค าอธบาย ขนาด หนวย

มวลของรถไถ 595 kg

มวลลอของรถไถ 90 kg

โมเมนตความเฉอยรอบแกนหมนของลอ 74.4 kg·m2

โมเมนตความเฉอยของรถไถ 247.5 kg·m2

ระยะจากศนยกลางระหวางลอถงจด CG ของรถไถ 1.5 m

ระยะจากลอถงจดศนยกลางระหวางลอทง 2 ขาง 1 m

ระยะจากลอถงจดศนยกลางระหวางลอหนาและหลง 2 m

pm

wm

wI

pI

rL

W

L

25

จากสมการท 2.24 ถง 2.26 จะได 5.477902595

21

m (3.1) 92.13014.7422905.09025.1595

21

5.24721 222 I (3.2)

5.95629025.1595 am (3.3)

หลงจากทไดค านวณหาคาอนพนธในสมการลากรานจรวมทงหาคาความเรวเชงเสนของลอและจดเรยงเทอมตางๆ แลวจะไดสมการโมเดลของรถไถดงสมการท 3.4 ถง 3.7

22

2

2124.274

92.13015.477

qs

222

2

22

21

24.74221

24.742

(3.4)

222124.742

92.1301,

qqVm

322

4

222

23

21

24.744

21

24.744

(3.5)

021221

22

22

qZ

222120

(3.6)

โดยระบบมคาอนพตทอยในรปแรงบดดงสมการท

v T (3.7)

โดยสามารถหาเอาทพทของรถไถไดเปน

1vV tBtVA 1 (3.8)

26

เมอ

mVSA 1

(3.9)

ZSB 1

(3.10)

จากนนเมอไดสมการพลศาสตรของรถไถแลวน าคาทไดน ามาจ าลองการเคลอนทใน

โปรแกรม MATLAB/Simulink โดยม ไดอะแกรมของสมการสมการพลศาสตรของรถไถด งภาพประกอบ 18

ภาพประกอบ 18 ไดอะแกรมของสมการสมการพลศาสตรของรถไถโดย MATLAB/Simulink

2.2 การออกแบบตวควบคมฟซซ-พไอด (Fuzzy-PID Self Tuning) ตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด นนไดท าการออกแบบการควบคม โดยแบงการควบคมเปน

สองสวนคอสวนของระยะการขบเคลอน (Distance) และสวนการบงคบเลยวของรถ (Heading) โดยมไดอะแกรมการท างานของระบบทงสองดงภาพประกอบ 19

27

ภาพประกอบ 19 ไดอะแกรมการท างานของตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด ในสวน

ระยะขบเคลอน(Distance) และสวนมมหนเหของรถ (Heading)

โดยในภาพประกอบ 19 ตวควบคม ฟซซ-พไอด รบคาอนพตเปนต าแหนงคาคลาดเคลอนของรถไถ e และต าแหนงคาคลาดเคลอนทของรถไถทเปลยนแปลงไป e เพอน าไปท าใหเปนฟซซในขนตอนการท าฟซซ

2.2.1 การท าฟซซของการควบคมรถไถ (Tractor Fuzzification) ส าหรบรถไถนน

จะม 2 ชดเพอควบคมการขบเคลอน (Distance) และ สวนควบคมการบงคบเลยว (Heading) โดยมคาคลาดเคลอนของรถไถ e และต าแหนงคาคลาดเคลอนของรถไถทเปลยนแปลงไป e โดยใหเปนตวแปรทางภาษาทเปนฟงกชนอย 7 ตวคอ NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB ดงแสดงในภาพประกอบ 20-22 และ มเซทเอาทพต คอ dip kkk ,, ดงแสดงภาพประกอบ 22-23

28

ภาพประกอบ 20 ฟงกชนความเปนสมาชกอนพตของ สวนควบคมการบงคบเลยว (Heading)

ภาพประกอบ 21 ฟงกชนความเปนสมาชกอนพตของ สวนควบคมระยะการขบเคลอน (Distance)

29

ภาพประกอบ 22 ฟงกชนความเปนสมาชกเอาทพตของ สวนควบคมการบงคบเลยว (Heading)

ภาพประกอบ 23 ฟงกชนความเปนสมาชกเอาทพตของสวนควบคมการบงคบเลยว (Distance)

30

ตาราง 2 ตารางกฎของฟซซ

NB NM NS ZE PS PM PB Kp

Ki

Kd

NB

P Z N N N Z P

N P P N P P N P Z N N N Z P

NM

P P Z N Z P P

N Z P P P Z N P Z Z N Z Z P

NS

P P Z N Z P P

N N Z P Z N N P P Z N Z P P

ZE P P P Z P P P N N N Z N N N

P P P Z P P P

PS P P Z N Z P P N N Z P Z N N

P P Z N Z P P

PM P P Z N Z P P N Z P P P Z N

P Z Z N Z Z P

PB P Z N N P Z P N P P P N P N

P Z N N P Z P

e

e

31

ภาพประกอบ 24 การสรางเงอนไขของฟงชนความเปนสมาชก ในรปแบบ “If, And, Then”

จากภาพประกอบ 24 คอการสรางเงอนไขของฟงกชนความเปนสมาชกในโปรแกรม

MATLAB/Simulink เชน เมอคาคลาดเคลอนของรถไถ (e) เปน NS และคลาดเคลอนของรถไถท

เปลยนไป (e) เปน NS จะไดเอาทพตคอ pk เปน P, ik เปน N, dk เปน P

2.3 การควบคมการท างานของรถไถ ในการควบคมการท างานของรถไถนนจ าแนกรปแบบการควบคมเปนสองลกษณะคอ

ต าแหนงการเคลอนทของรถไถ และ มมหนเหของรถไถ ดงนนวงรอบการควบคมจงถกแบงออกใหมสองวงรอบ การควบคม คอการควบคมต าแหนงในการเคลอนทของรถไถ และการควบคมมมหนเหในการหกเลยวของรถไถโดยวงรอบการควบคมทงสองไดใชสมการส าหรบค าณวนความผดพลาดของระยะทาง (Distance Error) กบความผดพลาดมมหนเหในการหกเลยว (Heading Error) ค านวณไดจากสมการท 3.11 และ 3.12

Distance Erroror = 22, currefcurref yyxx (3.11)

Heading Error = curcurrefcurref xxyya ,2tan

(3.12)

32

เมอ refref yx , คอ ต าแหนงอางองของเสนทางการเคลอนท curcurcur yx ,, คอ ต าแหนงและมมหนเหปจจบนของรถไถ

คาความผดพลาดของระยะทางและมมหนเหถกน าไปใชเปนอนพตของตวควบคมฟซซ

(Fuzzy Tracking) ซงไดเอาทพตเปนความเรวของลอขบเคลอนและมมเลยวของรถไถ และเมอไดต าแหนงและมมหนเหอางองจากโมเดลพลศาสตร (Dynamic Model) แลวน าไปค านวณหาคาความผดพลาดของต าแหนง (Distance Error) และมมหน (Heading Error) เทยบกบรถไถจรงอกครง จากนนน าคาความผดพลาดไปเปนอนพตของตวควบคมฟซซ-พไอด (Fuzzy-PID Self Tuning) จะไดเปนความเรวแบบเชงเสน v และเชงมมของรถไถ สดทายท าการแปลงใหเปนความเรวของลอขบหลงและความเรวในการเลยวเพอน าสญญาณทไดไปใชในการควบคมรถไถ โดยไดอะแกรมการควบคมการท างานของรถไถแสดงภาพประกอบ 25

ภาพประกอบ 25 ไดอะแกรมการควบคมการท างานของรถไถ

2.4 เสนทางการเคลอนทของรถไถ (Trajectory)

เสนทางการเคลอนทของรถไถนนไดออกแบบเปนรปตวอกษร N เนองจากมเสนทางตรงและโคงประกอบอยดวยกน แสดงดงภาพประกอบ 26 โดยก าหนดใหรถไถเรมตนวงเปนเสนตรงเสนทหนงทพกด (0,0) และสนสดทจด (0,10) ตอดวยเสนโคงเสนทหนง โดยมจดเรมตนเสนโคงทพกด (0,10) มจดกงกลางความโคงท (10,20) และสนสดเสนโคงทพกด (10, 10) ตอดวยเสนตรงเสนทสองโดยมจดเรมตนเสนตรงทพกด (10,10) และสนสดทจด (20, 0) ตอดวยเสนโคงเสนทสอง โดยมจดเรมตนเสนโคงทพกด (20, 0) มจดกงกลาความโคงท (40, -10) และสนสดเสนโคงทพกด (60, 0) ตอดวยเสนตรงเสนสดทายมจดเรมตนทพกด (60, 0) และสนสดทจด (60, 10)

33

ภาพประกอบ 26 เสนทางการเคลอนทของรถไถ

2.4.1 การเคลอนทของรถไถแบบเสนตรงจะเหนไดวาการสรางเสนทางการเคลอนทของรถไถนนจะแบงเสนทางการเคลอนทเปนสองแบบคอ การเคลอนทในแนวเสนตรง และการเคลอนทในแนวเสนโคง โดยการเคลอนทแบบเสนตรงนนมไดอะแกรมการเคลอนทดงภาพประกอบ 27

ภาพประกอบ 27 ไดอะแกรมการเคลอนทในแนวเสนตรง

จากภาพประกอบ 27 เปนไดอะแกรมการเคลอนทในแนวเสนตรงเพอทท าใหรถไถเคลอนท

ในแนวเสนตรง จ าเปนตองมการก าหนดความยาวของการเคลอนทโดยมจดเรมตน iy

ix pp , และ

จดสนสดของการเคลอนท คอ จด fy

fx pp , รวมทงมความสดสวนของเรว V และความเรง A คอ

X

y

(0,0)

(60,10)

(60,0)

(0,10)

(10,20)

(10,10)

(20,0)

(40,-10)

34

มาเปนอนพตของพารามเตอร s ทเปนอตราสวนของต าแหนงกบระยะทางทรถไถเคลอนทเพอใหไดเอาทพททเปนต าแหนงในพกด x, y ของรถไถ

2.4.2 การเคลอนทของรถไถในแนวเสนโคง

ภาพประกอบ 28 ไดอะแกรมการเคลอนทในแนวเสนโคง

ในการจ าลองเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคงนนไดใชโปรแกรมMATLAB/Simulink

โดยการจ าลองเสนทางนนเรมตนโดยการก าหนดต าแหนงเรมตน ),( yaxa จดกงกลางรศมความโคง

),,( ybxb จดสนสดของเสนโคง ),( yx cc และ ความเรวในการเคลอนท เขาโคงและออกจากโคง

),( 21 vv ตามล าดบ เพอใชเปนคาอนพตของเวคเตอรทศทาง )(),( ,, yxBC

yxAB KK และผลตางของเวลา t

เพอใหไดเอาทพททเปนต าแหนงในพกด x,y ของรถไถ

35

3. โครงสรางและอปกรณตางๆ ของรถไถส าหรบการท างานจรง

ภาพประกอบ 29 รถไถทใชในการท างานจรง

ลกษณะโครงสรางของรถไถแบงออกเปนสองสวนใหญ คอ สวนของตวรถไถ (Tractor) และ

สวนของระบบควบคม (Controller) ดงภาพประกอบ 30 โดยมอปกรณทใชในการด าเนนงานวจยดงน

36

ภาพประกอบ 30 แผนผงสวนประกอบละการท างานของรถไถ 3.1. อปกรณทใชในการด าเนนงานวจย

3.1.1 มอเตอรไฮดรอลค (Hydraulic motor) (DONGGUAN BLINCE MACHINERY AND ELECTRONICS CO., 2015) มอเตอรไฮดรอลคเปนอปกรณทเปลยนก าลงงานไฮดรอลกใหเปนก าลงกล ส าหรบงานวจยนใชรน Blince omr 315 มอตราการไหล 75 (L/min) มแรงดนสงสดท 17.5 (MPa) มแรงบดสงสดท 650 (Nm) มความเรวรอบใชงานท 190 รอบตอนาท

ภาพประกอบ 31 มอเตอรไฮดรอลค (DONGGUAN BLINCE MACHINERY AND ELECTRONICS

CO., 2015)

37

3.1.2 วาลวแบบสดสวน (Proportional Valve) (SOLTECH, 2015) มหนาทในการใชงานเพอ เพมหรอลดแรงดน (Pressure) และ อตราการไหล (Flow) ของน ามนไฮดรอลกส าหรบการควบคมแรงบดและความเรวของลอใหไดตามตองการโดย วาลวแบบสดสวน ส าหรบงานวจยนใชรน HNC: EDG 01 H ซง ควบคมแรงดนไดระหวาง 0-250 บาร โดยรบคาอนพต เปนกระแสไฟฟาระหวาง 0-1000 มลลแอมป

ภาพประกอบ 32 วาลวแบบสดสวน

3.1.3. ปมไฮดรอลก (Hydraulic Pump) (นวแอนดไฮ, 2015) ปมไฮดรอลกมหนาท

เปลยนพลงงานจากการหมนซงขบโดยเครองยนตเปนแรงดนน ามนไฮดรอลกเขาสวงจรไฮดรอลก โดยตรงซงมหนาทสรางแรงดน เพอสงน ามนไฮดรอลกไปยงวาลวแบบสดสวน ส าหรบงานวจยนใชรน HONOR 2series – 04 สามารถสรางแรงดนใชงานไดท 250 บาร และ สามารถสรางแรงดนสงสดท 300 บาร และมอตราการไหลท 4 ลกบาศกเซนตเมตร/รอบ

38

ภาพประกอบ 33 ปมไฮดรอลก

3.1.4 วาลวสลบทศทางการไหล (Direction Control Valve) (Flu-tech co., 2015) มหนาทสลบทศทางการไหลของน ามนไฮดรอลก โดยมผลท าใหควบคมทศทางการขบของรถไถใหเคลอนเดนหนาหรอถอยหลงไดส าหรบงานวจยนใชรน TAICIN :KS0-602-6608-C ซงเปน วาลวแบบ 4/3 สงการท างานดวยโซลนอยดทมแรงดนไฟฟา แบบ AC – 220 โวลต

ภาพประกอบ 34 วาลวสลบทศทางการไหล

3.1.5. การดควบคมการท างานของวาลวสดสวน (Proportional Valve Control

Board) (Hydro-tech, 2015) ท าหนาทรบและสงสญญาณทางไฟฟาเพอแปลง แรงดนทางไฟฟาใหเปน กระแสไฟฟา ส าหรบน าไปควบคมการท างานของ วาลวสดสวน ส าหรบงานวจยนใชรน HNC-

39

4010 P/F โดยรบแรงดนทางไฟฟาไดตงแต 0-9โวลต และสงกระแสไฟฟาไปใชงานท 0-850 มลลแอมป โดยใชแรงดนไฟฟาเลยงวงจร 40 โวลต

ภาพประกอบ 35 การดควบคมการท างานของวาลวสดสวน

3.1.6. เกยรทด (Gearbox) (MOTOVARIO, 2015) มหนาทมหนาทหลก คอสงตอก าลงจากเซอรโวมอเตอรไปยงเพลาขบลอ เพอ เปลยนอตราทดใหมแรงบดเพมขน ส าหรบชวยแรงในการเปลยนทศทางการหมนของลอหนา โดยในงานวจยนไดใชเกยรทดของบรษท Haitec รน NMRV 050- 20958 ซงมอตราการทดเฟองท 80:1 รอบ

40

ภาพประกอบ 36 เกยรทด

3.1.7. เซนเซอรไอเอมย รน Polulu CHR-6dm (CHRobotics, 2015) เปนโมดลทรวม

ความสามารถของอปกรณ 3 ตวมารวมไวดวยกน คอ เซนเซอรวดความเรง (Accelerometer) เซนเซอรวดความเรงเชงมม (Gyroscope) และเขมทศ (Compass) สามารถวดคาได สาม แกนคอ X,Y,Z สญญานความถท 300 Mhz มระบบ EFK (Extended Kalman Filter) ในตว เชอมตอกนผาน UART ใชกระแสในการเลยงวงจร 3.3V เปนเซนเซอรทมความแมนย าสงสามารถน ามาประยกตใชงานในรปแบบตางๆ ไดมาก

ภาพประกอบ 37 เซนเซอรไอเอมย (CHRobotics, 2015)

3.1.8. ตวระบต าแหนงของรถไถ (GPS) (GARMIN, 2009) เปนของบรษท Garmin รน GPS 72S โดยมรายละเอยดคณลกษณะคอ มจ านวนชองรบสญญาณ 12 ชอง แบบ High sensitivity GPS receiver by SiRF โดยท มความคลาดเคลอนของการหาต าแหนงไมมากกวา 10 เมตร RMS และสามารถแสดงต าแหนงพกดทงระบบพกด UTM และ Latitude/Longitude อกทง แสดงคาพกดบน Datum สากล (WGS84) และ Datum ทใชกบประเทศไทยได

41

ภาพประกอบ 38 ตวระบต าแหนงของรถไถ

3.1.9. การด DAQ (data acquisition ) (National Instruments, 2015) เป นของบรษท NI รน CB-68LPR มหนาทเชอมตอโปรแกรม LabVIEW กบฮารดแวรภายนอกสามารถท าไดผานทางการด DAQ (data acquisition) การเชอมตอสามารถเชอมตอกบพอรต(Port) ไดหลายชนด เชน พอรตขนาน (Parallel Port), พอรตอนกรม (serial port), GPIB, และHPIBเปนตน โดยมคณสมบตใหเปนบอรดแบบภายนอกเชอมตอกบคอมพวเตอรผานทางบอรดหลก ( Mainboard ) มจ านวนอนพต-เอาตพต 64 ชอง (channel) อนพตท างานไดทงโหมดดจตอลอนพตและอนาลอกอนพต ส าหรบเอาตพตก าหนด ใหเปนแบบดจตอลเอาตพต ออกแบบใหสรางงายและตนทนตองไมสงมากจนเกนไป

ภาพประกอบ 39 การด DAQ (National Instruments, 2015)

3.1.10. เอซ เซอรโว มอเตอร (AC Servo Motor) (Panasonic, 2009) โดยลกษณะของ เอซ เซอรโว มอเตอร ทใชในการควบคมรถไถนนจะใชโหมดการควบคมอตราเร ว (Velocity Control Mode) โด ย ส าห รบ งาน ว จ ย น ใช ร น Panasonic Minas A5II MSMJ042G1U ซ งม

42

คณสมบตความทนทานสงโดยม อนพตเปน แรงดนทางไฟฟา 10 โวลต และกระแส 2.6 แอมป มความระเอยดของเอนโคดเดอร 20 บตตอการหมน 1 รอบ มความเรวสงสด 3,000 รอบ/นาท และมการตอบสนองการสงงาน 2.0 KHz

ภาพประกอบ 40 เอซ เซอรโว มอเตอร (Panasonic, 2009)

3.1.11 เสารบ-สงสญญาณ (MyNetwork, 2013)เปนของบรษท Bullet รน Bullet M2 ใชส าหรบ รบ-สงสญญาณของ Wifi Hotspot โดยจะเปนตวเชอมตอสญญาณระยะไกลโดยเมอมก าลงสง 630 mw และเมอตอกบเสาอากาศแลว จะท าหนาทเปนจดปลอยสญญาณ Hotspot หรอแบบ Point to Point และเมอตอกบ Grid Antennas จะปนตวเชอมตอสญญาณระยะไกลได

ภาพประกอบ 41 เสารบ-สงสญญาณ เปนของบรษท Bullet รน Bullet M2

3.2 สวนของตวรถไถ (Tractor ) การทจะท าใหรถไถนนสามารถ รบ-สง ขอมลตางๆทตองการเชน เสนทางการเคลอนท

หรอ ต าแหนงและมม ของตวรถไถเองในขณะท าการตดตามเสนนน สามารถท าไดโดย การ รบ-สง สญญานแบบ Point to Point ดงแสดงในภาพประกอบ 41

43

ภาพประกอบ 42 การรบสงสญญานระหวางคอมพวเตอรหลก และ คอมพวเตอรเปาหมาย

จากภาพประกอบ 42 แสดงถงการท างานของรถไถ โดยคอมพวเตอรหลก และ คอมพวเตอรเปาหมาย ผานตวรบ-สงสญญาณระยะไกลทท าหนาทเปนจดปลอยสญญาณแบบ Point to Point โดยคอมพวเตอรเปาหมายจะรบขอมล จากอปกรณบอกต าแหนง GPS เพอเปนเครองมอระบต าแหนงของรถไถในขณะทก าลงเคลอนท โดยการท างานของอปกรณบอกต าแหนง GPS นนจะท างานควบคไปกบ เซนเซอรIMU ทน ามาประยคใชงาน ส าหรบควบคมรถไถเพอเปนเครองมอในการวดคามมยอ (yaw) ของรถไถ โดยท าหนาทบอกทศทางของตวรถในขณะนน ซงจะแสดงผลเปนมมองศาเมอเทยบกบทศเหนอ เมอรต าแหนงและทศทางของรถไถแลวจะท าการสงสญญาณผานไปยง การด DAQ (data acquisition) ซงจะเชอมตออยกบอปกรณตางๆ โดยการท างานของ DAQ จะมหนาท วดคาสญญาณแรงดนไฟฟาจากเซนเซอรตางๆ แลวจงท าการวเคราะหและจดเกบ ขอมลไวในบอรดคอมพวเตอรเปาหมาย เพอสรางสญญาณในรปแบบแรงดนไฟฟาส าหรบควบคมอปกรณตางๆบนรถไถ

ในสวนของระบบบงคบเลยวนนใช AC Servo Motor ในลกษณะการควบคมความเรว (velocity control) ส าหรบควบคมทศทางของรถไถ โดยตว AC Servo Motor จะรบคาสญญาณ

Access

point

Main

PC

Point to Point

signal

Targe

t PC

44

analog input ทมแรงดนทางไฟฟา ขนาด -10 v ถง +10 v เพอใชเปนตนก าลงส าหรบสงก าลงไปยงเกยรทดขนาด 80:10 ส าหรบใชควบคมทศทางของรถไถ

ภาพประกอบ 43 ระบบบงคบเลยวของรถไถอตโนมต

โดยในสวนของระบบขบเคลอนมลกษณะการขบเคลอนดวยสองลอหลง โดยใชตนก าลงเปนเครองยนตเบนซนขนาด 15 แรงมา เพอขบ ปมไฮดรอลกส ทมหนาทสรางแรงดน ส าหรบการสงก าลงไปยงลอขบเคลอน โดยม Direction Vaive 4/3 ท าหนาทควบคมการหมนของลอส าหรบเดนหนาและถอยหลง และมการปรบความเรวของลอ ดวยการจายกระแสไฟฟาใหกบ Proportional Valve โดยมคาระหวาง 0-9 โวลต ส าหรบความเรว 0-2 m/s ตามภาพประกอบ 44

AC Servo Motor

Gearbox Ratio 80:1 Drag Link

Tie Rod

Hydraulic Pump

Proportional

Valve

Engine 15Hp

Solenoid

Valve

Hydraulic

Hydraulic line FWD

Hydraulic line BWD

Volt input (Digital)

Volt input (Digital)

Volt input (Analog)

45

ภาพประกอบ 44 ระบบขบเคลอนของรถไถอตโนมต

3.3 สวนของระบบควบคม (The Controller) ในสวนของระบบควบคมนนจะใช โปรแกรม LabVIEW ส าหรบการประมวลผลขอมล

และรบสงสญญาณตาง เพอควบคมการเคลอนทของรถไถใหสามารถเคลอนทตามเสนทางทก าหนดได โดยมหนาจอแสดงผล ระหวางการท างานของรถไถตาม ภาพประกอบ 45 และมไดอะแกรมการท างานส าหรบการควบคมรถไถตาม ภาพประกอบ 46

ภาพประกอบ 45 หนาจอควบคมและแสดงการท างานของรถไถขบเคลอนอตโนมต

ดวยโปรแกรม LabVIEW

46

ภาพประกอบ 46 ไดอะแกรมส าหรบควบคมการท างานของรถไถ

จาก ภาพประกอบ 46 แสดงการควบคมและแสดงการท างานของรถไถขบเคลอนอตโนมตดวยโปรแกรม LabVIEW โดยมสวนของการควบคมอปกรณตางๆ ทมสวนท าใหรถไถวงไปยงต าแหนงทตองการไดดงน

3.3.1 การสรางเสนทางการเคลอนท

ภาพประกอบ 47 การสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรงดวยโปรแกรม LabVIEW

จาก ภาพประกอบ 47 เปนการสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง โดยม ก าหนด

จดเรมตนในการเคลอนทคอ X-Start ,Y-Start และจดสนสดการเคลอนท คอ X-Target, Y-Target เพอเปนขอมลสวนอนพตทเราตองการส าหรบสงไปยงสมการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรง (ตามสมการท 2.1) โดยมความเรวและความเรงในการเคลอนทของเสนทางการเคลอนทเปน V-max และ A-max แลวจงท าการสงเอาทพท (P(x), P(Y)) เพอเปนขอมลเสนทางการเคลอนทส าหรบการตดตามเสนของรถไถ

47

ภาพประกอบ 48 การสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง

จาก ภาพประกอบ 48 เปนการสรางเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง โดยก าหนดต าแหนง

เรมตนของเสนโคง ( Ax, AY ) จดกงกลางรศมความโคง ( Bx, By ) และจดสนสดของเสนโคงคอ ( Cx, CY ), เพอเปนขอมลสวนอนพตทเราตองการส าหรบสงไปยงสมการเคลอนทของรถไถแบบเสนโคง (ตามสมการท 2.4) และ ก าหนดความเรวในการเคลอนทของเสนโคงในชวงตนจากจด Ax, AY ถงจด Bx, By ใหเปนความเรวของเสนโคง (V1) และก าหนดความเรวในชวงปลายของเสนโคงจากจด Bx, By ถงจด Cx, Cy ใหเปน (V2) ตามล าดบ

3.3.2 อปกรณบอกต าแหนง GPS

ภาพประกอบ 49 การแปลงคาสตรงจาก จพเอส ใหอยในรปแบบของต าแหนง Latitude และ

Longitude

48

จากภาพประกอบ 49 การน าอปกรณบอกต าแหนง (GPS) มาท าการบอกต าแหนงของรถไถในขณะเคลอนทซงคณลกษณะของ GPS จะสงสญญาณเอาทพทมาในรปแบบ กลมอกขระหลายๆตว น ามาเชอมตอกนเปนชดขอมล (String) จากนนท าการตดชดขอมล String ใหเหลอแตอกขระทใชบอกต าแหนงในลกษณะพกด องศา ลปดา และ ฟลปดา (DMS) จงจ าเปนตองท าการแปลงคาพกดใหอยในลกษณะ Latitude และ Longitude เพอใชเปนขอมลอนพตส าหรบการบอกต าแหนงของรถไถในขณะนน

3.3.3 อปกรณบอกมมหนเห IMU

ภาพประกอบ 50 การแปลงคาสตรงของไอเอมยใหอยในรปแบบของมม YAW ของรถไถ

จากภาพประกอบ 50 เปนการน าอปกรณบอกบอกทศทาง เซนเซอร ไอเอมย มาใชงานเพอ

บอกทศทางมมยอ (YAW) ของรถไถในขณะเคลอนท โดยลกษณะของเอาทพททไดมาจากเซนเซอร ไอเอมย นนจะมาในรปแบบ กลมอกขระหลายๆตว คลายกบอปกรณบอกต าแหนง (GPS) โดยการตดชดขอมล String ใหเหลอแตอกขระทใชบอกมมใหอยในรปของหนวยองศา (Degree) เพอใชเปนขอมลอนพตส าหรบการบอกองศาของรถไถในขณะนน

49

3.3.4 การควบคมการเคลอนทของรถไถ

ภาพประกอบ 51 การประเมนคาความผดพลาดทเกดระหวางรถไถกบเสนทางการเคลอนท

จาก ภาพประกอบ 51 จะแบงชนดของการควบคมออกเปนสองสวนคอ การควบคมคา

ความผดพลาดของต าแหนงการเคลอนทของรถไถ (Dis Error) และการควบคมคาความผดพลาดของการหนเหรถไถ (Head Error) โดยใชสมการท 3.11 และ 3.12 ซงสมการทงสองจะท าการการรบขอมลอนพตทเปนต าแหนงและมมหนเหของรถไถในขณะนนมาจากอปกรณบอกต าแหนง GPS และ เซนเซอร IMU แลวจงท าการประเมนคาความผดพลาดทเกดระหวางรถไถกบเสนทางการเคลอนทเพอท าการสงขอมลเอาทพทตอไป

3.3.5 การออกแบบตวควบคมฟซซ-พไอดดวย LabVIEW (Fuzzy-PID Self Tuning)

ภาพประกอบ 52 ตวควบคมฟซซ-พไอด ทออกแบบดวยโปรแกรม LabView

50

จากภาพประกอบ 52 ตวควบคมฟซซ-พไอด จะมบลอก (MIMO) ซงมหนาทประมวลผลตามกฎของฟซซทไดก าหนดไว ตามตาราง 2 เพอใหไดเอาทพททเปนขอมล Array ทงหมดสามชนดส าหรบน าไปปรบคาเกรน (Kp, Kd, Ki) ของตวควบคม PID โดยท ตวควบคม พไอด จะรบคาความผดพลาดของต าแหนงการเคลอนทรถไถ (Dis Error) หรอ การหนเหรถไถ (Head Error) น าไปคณกบ ขอมล Array ของ Kp เพอไหไดเอาทพทในสวนของ Kp และ น าคาความผดพลาดของรถไถจะมาท า

การอนพนธ

dtdx แลวจงน าไปคณกบคาขอมล Array ของ Kd เพอไหไดเอาทพทในสวนของ Kd

และ น าคาความผดพลาดของรถไถจะมาท าการปรพนธ

dt

dx แลวจงน าไปคณกบคาขอมล Array

ของ Ki เพอไหไดเอาทพทในสวนของ Ki

บทท 4 ผลและการวเคราะห ผลและการวเคราะห

1. ผลการวเคราะหการเคลอนทของรถไถในสวนของการจ าลองการเคลอนทเพอทดสอบความเปนไปไดไนการใชงานจรง

ในการทดลองไดจ าลองโมเดลพลศาสตรศาสตรของรถไถตามสมการท (3.4) ถง (3.6) ดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink และท าการออกแบบตวควบคมฟซซ-พไอดภาพประกอบ 53 ในการจ าลองรถไถไดก าหนดใหคาระยะระหวางลอหนากบลอหลงเทากบ 1 เมตร ไดมการก าหนดความเรวและความเรงสงสดในการเคลอนทของรถไถท 1 m/s และ 1 m/s2 ตามล าดบโดยมการก าหนดตวแปรตางๆ ของรถไถดงตาราง 1 และมการก าหนดเงอนไขฟงกชนความเปนสมาชกของฟซซตามตาราง 2 ซงการทดลองจะแบงออกเปน 3 แบบ คอ 1. ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง 2.ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง 3. ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงและเสนโคง

ภาพประกอบ 53 แบบจ าลองโมเดลจลนศาสตรและตวควบคมของรถไถดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink

52

1.1 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนทางการเคลอนทแบบเสนตรง ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเสนตรง (เสนทบสแดง) ซงม

จดเรมตนอยทพกด (0,0) และมจดสนสดอยทพกด (100,100) โดยทรถไถมมมหนเหเรมตนของรถไถ = 0 องศาเมอเทยบกบแกน Y โดยผลการทดลองไดแสดงตามภาพประกอบ 54 และ 55

ภาพประกอบ 54 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง

ในภาพประกอบ 54 แสดงผลต าแหนงการเคลอนทของรถไถ (เสนปะสน าเงน) กบเสนทางเดนแบบเสนตรงทไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) ซงแสดงใหเหนวารถไถสามารถ ตดตามเสนทางทก าหนดใหไดโดยเกดความผดพลาดเลกนอยในชวงเรมตนของการตดตามเสนเนองจากมมหนเหเรมตนของตวรถไถอยท = 0 องศาเทยบกบแกน Y

ภาพประกอบ 55 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถเปนเสนตรงในแนวแกน X และ Y

53

ในภาพประกอบ 55 แสดงผลการเคลอนทของรถไถในการเคลอนทแบบเสนตรง ในแนวแกน X,Y ซงแสดงใหเหนวาเกดความผดพลาดทางดานระยะทางระหวางรถไถและเสนทางการเคลอนทเนองจากผลกระทบจากตวแปรตางๆ ทก าหนดใหรถไถในตาราง 1 โดยมคาความผดพลาดทางดานระยะทางในแนวแกน X,Y สงสดอยท 3.75 เมตรทเวลา 3.67 วนาท และ 2.94 เมตร ทเวลา 29.4 วนาทตามล าดบ

1.2 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง

ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเสนโคง (เสนทบสแดง) ซงมจดเรมตนอยทพกด (0,0) มจดกงกลางความโคงอยทพกด (30,20) และมจดสนสดอยทพกด (60,0) โดยทรถไถมมมหนเหเรมตนของรถไถ = 0 องศาเมอเทยบกบแกน Y โดยผลการทดลองไดแสดงตามภาพประกอบ 56 และ 57

ภาพประกอบ 56 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง

ในภาพประกอบ 56 แสดงผลต าแหนงการเคลอนทของรถไถ (เสนปะสน าเงน) กบเสนทาง

เดนแบบเสนตรงทไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) ซงแสดงใหเหนวารถไถสามารถ ตดตามเสนทางทก าหนดใหไดโดยเกดความผดพลาดเลกนอยในชวงเรมตนของการตดตามเสนเนองจากมมหนเหเรมตนของตวรถไถอยท = 0 องศาเทยบกบแกน Y

54

ภาพประกอบ 57 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถเปนเสนโคงในแนวแกน X และ Y

ในภาพประกอบ 57 แสดงผลการเคลอนทของรถไถในการเคลอนทแบบเสนตรง ใน

แนวแกน X,Y ซงแสดงใหเหนวาเกดความผดพลาดทางดานระยะทางระหวางรถไถและเสนทางการเคลอนทเนองจากผลกระทบจากตวแปรตางๆทก าหนดใหรถไถในตาราง 1 โดยมคาความผดพลาดทางดานระยะทางในแนวแกน X,Y สงสดอยท 4.19 เมตรทเวลา 42.9 วนาท และ -3.72 เมตร ทเวลา 67.3 วนาทตามล าดบ

1.3 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอ

กบเสนโคง ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเปนเสนตรงตอกบเสนโคงคลาย

รปตว (N) (เสนทบสแดง) ซงมจดเรมตนอยทพกด (0,0) และมจดสนสดอยทพกด (180,0) โดยทรถไถมมมหนเหเรมตนของรถไถ = 0 องศาเมอเทยบกบแกน Y โดยผลการทดลองไดแสดงตามภาพประกอบ 58 และ 59

55

ภาพประกอบ 58 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคง

ในภาพประกอบ 58 แสดงผลต าแหนงการเคลอนทของรถไถ (เสนปะสน าเงน) กบเสนทางเดนแบบเสนตรงทไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) ซงแสดงใหเหนวารถไถสามารถ ตดตามเสนทางทก าหนดใหไดโดยไมเกดความผดพลาดในชวงเรมตนของการตดตามเสนเนองจากมมหนเหเรมตนของตวรถไถอยท = 0 องศาเทยบกบแกน Y

ภาพประกอบ 59 คาความผดพลาดในการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรงตอกบเสนโคงตวเอน (N) ใน

แนวแกน X และ Y ในภาพประกอบ 59 แสดงผลการเคลอนทของรถไถในการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสน

โคงตวเอน (N) ในแนวแกน X,Y ซงแสดงใหเหนวาเกดความผดพลาดทางดานระยะทางระหวางรถไถและเสนทางการเคลอนทเนองจากผลกระทบจากตวแปรตางๆทก าหนดใหรถไถในตาราง 1 โดยมคาความผดพลาดทางดานระยะทางในแนวแกน X,Y สงสดอยท 3.405 เมตรทเวลา 282.4 วนาท และ -3.905 เมตร ทเวลา 242.1 วนาทตามล าดบ

56

2. ผลการวเคราะหการเคลอนทของรถไถในสวนของการตดตามเสนในสวนของรถไถจรง ในการทดลองการเคลอนทตดตามเสนของรถไถอตโนมตแบบไรคนขบ PID-FUZZY Self-

Tuning นน ไดแบงการทดลองออกเปน 3 แบบ คอ 1. ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง 2.ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง 3. ควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงและเสนโคงตอกน โดยในการทดลองการตดตามเสนทง 3 แบบ โดยก าหนดคาแรงดนไฟฟาไวท 2.5 Volt เพอใหรถไถมความเรวสงสดท 1 เมตรตอวนาท โดยมผลการทดลองดงน

2.1 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรง ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเสนตรง ซงมจดเรมตนอยท

ต าแหน ง 14.0371 Lattitude, 100.724 Longtitude และจ ดส น ส ดอย ท ต า แหน ง 14.0372 Lattitude, 100.7243 Longtitude ดงแสดงในภาพประกอบ 60

ภาพประกอบ 60 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรง

57

ภาพประกอบ 61 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนตรง

ภาพประกอบ 62 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนตรง

(Heading Error)

58

ภาพประกอบ 63 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนตรง

(Distance Error)

ภาพประกอบ 61 แสดงต าแหนงเสนทางการเคลอนททไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) และต าแหนงการเคลอนทตดตามเสนของรถไถ (เสนทบสน าเงน) ซงแสดงใหเหนวาตวควบคมนนสามารถควบคมรถไถตดตามเสนไปในทศทางทก าหนดทก าหนดใหไดเปนทหนาพอใจโดยมคาผดพลาดของต าแหนงเลกนอยเนองมาจากความลาชาในการในการบอกต าแหนง และ ความแมนย าในการบอกต าแหนงของรถไถจากอปกรณบอกต าแหนง GPS และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 62 จะเหนไดวาคา Heading error ของรถไถทควบคมดวยตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด มคาความผดพลาดสงสดอยทระหวาง -14 ถง 13 องศา และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 63 จะเหนไดวาคาความผดพลาดของระยะทาง (Distance error) ระหวางความเรวในการสรางเสนทางการเคลอนทและความเรวของรถไถในการตดตามเสนมคาความผดพลาดสงสดท 5.9 เมตรทเวลา 34 วนาท

2.2 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนโคง

ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเสนตรง ซงมจดเรมตนอยทต าแหนง 14.0371 Lattitude, 100.724 Longtitude มจดกงกลางโคงอยท 14.0372 Lattitude, 100.7242 Longtitude และจดส น ส ด เส น โค งอย ท ต าแหน ง 14.0371 Lattitude, 100.7243 Longtitude ดงแสดงในภาพประกอบ 64

59

ภาพประกอบ 64 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนโคง

ภาพประกอบ 65 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนโคง

60

ภาพประกอบ 66 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนโคง (Heading Error)

ภาพประกอบ 67 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนโคง

(Distance Error)

ภาพประกอบ 65 แสดงต าแหนงเสนทางการเคลอนททไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) และต าแหนงการเคลอนทตดตามเสนของรถไถ (เสนทบสน าเงน) ซงแสดงใหเหนวาตวควบคมนนสามารถควบคมรถไถตดตามเสนไปในทศทางทก าหนดทก าหนดใหไดเปนทหนาพอใจโดยมคาผดพลาดของต าแหนงเลกนอยเนองมาจากความลาชาในการในการบอกต าแหนง และ ความแมนย าในการบอกต าแหนงของรถไถจากอปกรณบอกต าแหนง GPS และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 66 จะเหนไดวาคา Heading error ของรถไถทควบคมดวยตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด มคาความผดพลาดสงสดอยท

61

ระหวาง -4 ถง 29 องศา และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 67 จะเหนไดวาคาความผดพลาดของระยะทาง (Distance error) ระหวางความเรวในการสรางเสนทางการเคลอนทและความเรวของรถไถในการตดตามเสนมคาความผดพลาดสงสดท 7.8 เมตรทเวลา 76 วนาท

2.3 ผลการทดลองควบคมต าแหนงของรถไถใหตดตามเสนการเคลอนทแบบเสนตรงตอ

กบเสนโคง ในการทดลองนไดก าหนดใหเสนการเคลอนทเปนแบบเสนตรง ซงมจดเรมตนอยท

ต าแหน ง 14.0371 Lattitude, 100.724 Longtitude และจ ดส น ส ดอย ท ต าแหน ง 14.0372 Lattitude, 100.7243 Longtitude ดงแสดงในภาพประกอบ 68

ภาพประกอบ 68 เสนทางการเคลอนทของรถไถแบบเสนตรงตอกบเสนโคง (N)

62

ภาพประกอบ 69 ผลการทดลองการเคลอนทของรถไถแบบเปนเสนตรงตอกบเสนโคง(N)

ภาพประกอบ 70 ผลของคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถขณะตดตามเสนตรงตอกบเสนโคง (N) (Heading Error)

63

ภาพประกอบ 71 ผลของคาความผดพลาดในสวนระยะทางของรถไถในขณะตดตามเสนตรงตอกบ

เสนโคง (N) (Distance Error)

ภาพประกอบ 69 แสดงต าแหนงเสนทางการเคลอนททไดก าหนดขน (เสนทบสแดง) และต าแหนงการเคลอนทตดตามเสนของรถไถ (เสนทบสน าเงน) ซงแสดงใหเหนวาตวควบคมนนสามารถควบคมรถไถตดตามเสนไปในทศทางทก าหนดทก าหนดใหไดเปนทหนาพอใจโดยมคาผดพลาดของต าแหนงเลกนอยเนองมาจากความลาชาในการในการบอกต าแหนง และ ความแมนย าในการบอกต าแหนงของรถไถจากอปกรณบอกต าแหนง GPS และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 70 จะเหนไดวาคา Heading error ของรถไถทควบคมดวยตวควบคมแบบ ฟซซ-พไอด มคาความผดพลาดสงสดอยทระหวาง -28 ถง 23 องศา และเมอพจารณาจากภาพประกอบ 71 จะเหนไดวาคาความผดพลาดของระยะทาง (Distance error) ระหวางความเรวในการสรางเสนทางการเคลอนทและความเรวของรถไถในการตดตามเสนมคาความผดพลาดสงสดท 6.8 เมตรทเวลา 14 วนาท

บทท 5 สรปและขอเสนอแนะ สรปและขอเสนอแนะ

1. สรปผลการวจย งานวจยนเปนการออกแบบและสรางรถไถอตโนมตแบบไรคนขบพรอมกบการสรางเสนทาง

การเคลอนทบนระบบพกดฉาก โดยเสนทางการเคลอนทส าหรบการทดลองม 3 แบบ คอ เสนตรงเสนโคง, และ เสนตรงตอกบเสนโคง ส าหรบตวควบคมทใชคอ ตวควบคมแบบฟซซ-พไอดแบบปรบตวได (Fuzzy-PID Self Tuning) โดยมลปการควบคม 2 ลป คอ ลปควบคมต าแหนงการเคลอนทและลปควบคมมมหนเหของรถไถ โดยผลการทดลองถกแบงออกเปนสองสวนคอ

1.1 ผลการทดลองในสวนของการจ าลองการเคลอนทของรถไถ (Simulation) โดยในการทดลองนนใชโปรแกรม MATLAB/Simulink เพอประเมนความเปนไปไดใน

การท างานจรงของรถไถ โดยผลการทดลองไดแสดงใหเหนวาตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวไดมความสามารถทจะควบคมใหรถไถเคลอนทไปตามเสนทางทก าหนดทงสามแบบได แสดงใหเหนวามความเปนไปไดสงในการทจะน าระบบการเคลอนทของรถไถ และ อลกอลทมของตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวได มาใชส าหรบการควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบในสวนของรถไถจรงได โดยจะเหนไดวาขณะทรถไถเคลอนทตดตามเสนทางนน (ภาพประกอบ 56 ภาพประกอบ 58 ภาพประกอบ 60) รถไถมคาความผดพลาดจากผลกระทบของตวแปรตางๆทก าหนดไวในสมการพลศาสตรของรถไถจงท าใหเกดคาความผดพลาดระหวางรถไถและเสนทางการเคลอนท กลาวคอรถไถเคลอนทชากวาเสนทางการเคลอนท โดยในการเคลอนทแบบเสนตรง โดยมคาความผดพลาดทางดานระยะทางในแนวแกน X,Y สงสดอยท 3.75 เมตรท เวลา 3.67 วนาท และ 2.94 เมตร ท เวลา 29.4 วนาทตามล าดบ มคาความผดพลาดของการเคลอนทแบบเสนโคงสงสดอยท 4.19 เมตรทเวลา 42.9 วนาท และ -3.72 เมตร ทเวลา 67.3 วนาทตามล าดบ และ มคาความผดพลาดของการเคลอนทแบบเสนตรงตอกบเสนโคง สงสดอยท 3.405 เมตรทเวลา 282.4 วนาท และ -3.905 เมตร ทเวลา 242.1 วนาทตามล าดบ

1.2 ผลการทดลองในสวนของการควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบในสวนของรถไถจรง

โดยในการทดลองนนใชโปรแกรม LabVIEW ส าหรบท าการรบสงขอมลของเซนเซอรและอปกรณตางๆ รวมไปถงการแสดงผลขอมลสถานะของบนรถไถระหวางท าการตดตามเสนโดยผลการทดลองไดแสดงใหเหนวาอลกอลทมของตวควบคมฟซซ-พไอดแบบปรบตวได นนมความสามารถเพยงพอทจะน ามาควบคมรถไถอตโนมตแบบไรคนขบใหเคลอนทไปตามเสนทางทก าหนดทงสามแบบ

65

ใหเปนทหนาพอใจ โดยในสวนคาความผดพลาดของมมรถไถพบวาวาขณะทรถไถตดตามเสนตรงนนจะมคาความผดพลาดในสวนของมมรถไถสงสดอยทระหวาง -14 ถง 13 องศา สวนของคาความผดพลาดของมมรถไถขณะตดตามเสนโคงสงสดอยทระหวาง -4ถง 29 องศา และ การเคลอนทในแบบเสนตรงตอกบโคงนนมคาความผดพลาดสงสดอยทระหวาง -28 ถง 23 องศา และ ในสวนคาความผดพลาดของระยะทางของรถไถพบวาวาขณะทรถไถเคลอนทตดตามเสนตรงนนจะมคาความผดพลาดสงสดอยท 5.9 เมตร สวนคาความผดพลาดของรถไถขณะตดตามเสนโคงสงสดอยทระหวาง 7.8 เมตร และ การเคลอนทในแบบเสนตรงตอกบโคงนนมคาความผดพลาดสงสดอยทระหวาง 6.8 เมตร โดยในสวนของคาความผดพลาดของมมรถไถ (Heading Error) ทเกดขนนนทางผท างานวจยมความเหนวาเปนผลมาจากความลาชา และ ความแมนย าในการบอกต าแหนงของรถไถจากอปกรณน าทาง (GPS) รวมถงการหลวมคลอนกลไกและจดหมนตางๆในบางจดบนตวรถไถเอง และในสวนของคาความผดพลาดของระยะทางของรถไถ (Distance Error) ทเกดขนนนทางผท างานวจยมความเหนวาเปนผลมาจากเฟองโซส าหรบขบลอมระยะการหลวมคลอนและขนาดของถงเกบน ามนใฮดรอลกส มขนาดเลกเกนไปท าใหเกดอาการน ามนเดอดในระบบสงก าลงซงเปนสาเหตท าใหแรงดนในระบบขบเคลอนลดลงไมคงท ท าใหไมสามารถควบคมความเรวของรถไถไดดเทาทควรกลาวคอ (ไมชาไปกเรวไป)

2. ขอเสนอแนะ

จากผลการทดลองไดแสดงใหเหนวาขณะทรถไถเคลอนทตดตามเสนทางการเคลอนทนนยงมคาวามผดพลาดเกดขนอย โดยแบงคาความผดพลาดไดเปน สองประเภทคอ คาความผดพลาดของมมรถไถ (Heading Error) และ คาความผดพลาดของระยะทางของรถไถ (Distance Error) ซงมแนวทางในการลดคาวามผดพลาดคอ การลดคาความผดพลาดของมมรถไถ ตองลดการหลวมคลอนของกลไกและจดหมนตางๆของระบบใหไดมากทสดและควรเลอกใช อปกรณน าทาง (GPS) ท มความเรวและความแมนย าในการบอกต าแหนงสงกลาวคอ (ยงมความแมนย ามากกจะลดคาผดพลาดไดมากเชนกน) และ แนวทางในการลดคาวามผดพลาดของระยะทางของรถไถ คอ ตองรกษาแรงดนของน ามนไฮโดรลค ในระบบขบเคลอนใหคงทดวยการเพมปรมาณการบรรจน ามนในระบบเพอปองกนไมใหเกดอาการน ามนไฮโดรลค เดอดเปนสาเหตท าใหแรงดนในระบบตกแบบใมพงประสงค โดยการใชถงบรรจน ามนทมขนาดใหญขนและเพมขนาดเสนผานศนยกลางของทอทงเดนน ามน กจะเปนการชวยลดคาความผดพลาดของระยะทางของรถไถได

ภาคผนวก

ภาคผนวก ก

รายการสญลกษณ

สญลกษณ

iP = จดเรมตนการเคลอนทของรถไถ

fP = จดสนสดการเคลอนทของรถไถ

sP = ต าแหนงสมการเสนตรงของรถไถ

S = สดสวนระหวางต าแหนงกบระยะทางการเคลอนทของรถไถ

= การเคลอนทของรถไถในฟงกชนของเวลา

= ระยะทางทรถไถเคลอนท

t = เวลาในการเคลอนทของรถไถ

maxv = ความเรวสงสด sm

maxa = ความเรงสงสด 2sm

A = จดเรมตนการเคลอนทแบบเสนโคง

B = จดสนสดการเคลอนทแบบเสนโคง

2,1dd = ระยะของเสนตรงทสมผสกบเสนโคง

tp = สมการเสนโคงหลก

1V = ความเรวบนเสนตรง AB

2V = ความเรวบนเสนโคง BC

t = ผลตางการเปลยนแปลงของเวลา

ABK = เวคเตอรหนวยของเสนตรง AB

BCK = เวคเตอรหนวยของเสนตรง BC

CBA ,, = ต าแหนงบนเสนทางการเคลอนทแบบเสนโคง

e = คาความผดพลาดของรถไถ

e = คาความผดพลาดทเปลยนแปลงไปของรถไถ

69

สญลกษณ

pk = อตราขยายแบบสดสวนของตวควบคม PID

ik = อตราขยายแบบปรพนของตวควบคม PID

dk = อตราขยายแบบอนพนของตวควอบคม PID

NB = ตวแปลทางภาษา Negative big

NM = ตวแปลทางภาษา Negative medium

NS = ตวแปรทางภาษา Negative small

ZE = ตวแปรทางภาษา Zero

PS = ตวแปรทางภาษา Positive small

PM = ตวแปรทางภาษา Positive medium

PB = ตวแปรทางภาษา Positive big

P = Positive

N = Negative

Z = Zero

pm = มวลของรถไถ

wm = มวลลอรถไถ

wI = โมเมนตความเฉลยลอรถไถ

pI = โมเมนตความเฉลยรถไถ

rL = ระยะจากศนยลอถงจด cg รถไถ

W = ระยะจากลอถงจดศนยกลางระหวางลอซายและลอขวา

L = ระยะจากลอถงจดศนยกลางระหวางลอหนาและลอหลง

Y = เอาทพตของการท าดพชซฟเคชน

nM = เอาทพตของก าการท าพชซ

ny = คาความเปนสมาชกของพชซ

yx, = ต าแหนงของลอหลงในพกดฉาก ของการท าคเนเมตกในโมเดล

ff yx , = ต าแหนงของลอหนาในพกดฉาก ของการท าคเนเมตกในโมเดล

70

สญลกษณ

= การหกเหของรถไถเมอเทยบกบแนก x ของการท าคเนเมตกสโมเดล

= มมเลยวของลอหนา

1v = ความเรวของลอขบเคลอน

2v = ความเรวในการปรบมมเลยวของลอหนา

= ทอรคอนพตของรถไถ

E = พลงงานจลนของระบบ

= มมของลอขบ

pE = พลงงานจลนของตวรถ

fwE = พลงงานจลของลอหนา

rwE = พลงงานจลของลอหลง

pp yx , = ความเรวเชงเสนในระบบพกดฉากของรถไถ(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

rr yx , = ความเรวเชงเสนในระบบพกดฉากของจดศนยกลางมวลของรถไถ(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

rfwrfw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหนาดานขวาในพกดฉาก(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

rrwrrw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหลงดานขวาในพกดฉาก(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

lfwlfw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหนาดานซายในพกดฉาก(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

lrwlrw yx , = ความเรวเชงเสนของลอหลงดานซายในพกดฉาก(ในการสรางแบบจ าลองทางพลศาสตรของรถไถ)

qS = เมทรกโมเมนทความเฉอย

mV = เมทรกของความเรวเขาสจดศนยกลางและความเรวขณะรถไถเบยงเบน

qZ = เมทรกของคาอนพต

v = อนพตแรงบดในสวนลอขบ

71

สญลกษณ

= อนพตแรงบดในสวนลอบงคบเลยว Distance error = คาความผดพลาดระยะทางการเคลอนทของรถไถ Heading error = คาความผดพลาดดานมมเลยวของรถไถ

refref yx , = ต าแหนงอางองการเคลอนทของรถไถ

actactact yx ,, = ต าแหนงและมมหนเหจรงของรถไถ

บรรณานกรม

บรรณานกรม

CHRobotics. (2015). user manual. CHR-6dm Attitude and Heading Reference System Product datasheet - Rev. 1.0, Preliminary. Retrieved from https://www.pololu.com/file/0J340/chr6dm_datasheet.pdf

DONGGUAN BLINCE MACHINERY AND ELECTRONICS CO., L. (2015). Retrieved from https://blince.en.alibaba.com/product/60257733842220884339/apply_in_multiple_saw_slasher_BLINCE_OMR_375_oil_orbit_low_speed_hydromotor.html

Flu-tech co., l. (2015). solenoid valve. Retrieved from http://www.flutech.co.th/?gclid=CN2XxvqC1dACFdeJaAodGxMFPw

Fuzzy Logic. (2014). Retrieved from http://alaska.reru.ac.th/text/fuzzylogic.pdf GARMIN. (2009). GPS 72H owner’s manual. Retrieved from

http://static.garmincdn.com/pumac/GPS72H_OwnersManual.pdf Huynh, V. T., Smith, R. N., Kwok, N. M., & Katupitiya, J. (2012). A nonlinear PI and

backstepping-based controller for tractor-steerable trailers influenced by slip. Paper presented at the Robotics and Automation (ICRA), 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation RiverCentre, Saint Paul, Minnesota, USA.

Hydro-tech. (2015). Hydro-tech hnc-4010 manual,Proportional electro-hydraulic valve HNc 4010 Digital adjuster. 187-189.

Kim, J., Moon, H., Woo, H., Zhe, H., Kim, H., Kim, Y., & Kye, J. (2013). Auto-guidance system for tillage tractor. Paper presented at the Control, Automation and Systems (ICCAS), 2013 13th International Conference on, Korea.

Kraisak Phothongkum, M. J. (2016). PID+FUZZY Design For Obstacle Avoidance Of Indoor Mobile Robots. Journal Science and Technology,Narasuan University, 24.

Lo, C.-W., Wu, K.-L., Lin, Y.-C., & Liu, J.-S. (2014). An intelligent control system for mobile robot navigation tasks in surveillance. In Robot Intelligence Technology and Applications 2 (pp. 449-462): Springer.

Luca, A. D. (2015). Trajectory "planning a Cartesian space". Diparmento Di Ingegneria Informatica Automatica E Gesteonale Antonio Lubati. Retrieved from

73

https://www.dis.uniroma1.it Luca, A. D., Oriolo, G. and Samson, C. (1998). Robot Motion Planning and Control.

Lecture Notes in Control and Information Sciences, 229. Martín, D., Guinea, D., García-Alegre, M., Villanueva, E., & Guinea, D. (2010). FUZZY

STEERING CONTROL OF A HYDRAULIC TRACTOR AND LASER PERCEPTION IN OBSTACLE AVOIDANCE STRATEGIES. 349-356.

MOTOVARIO. (2015). Heart of motion , WORM GEAR REDUCERS, COMBINED AND WITH PRE-STAGE REDUCTION UNIT.

MyNetwork. (2013). วธการตงคาอปกรณ Ubiquiti ในโหมด Access Point. Retrieved from http://mycreate95.blogspot.com/2013/03/ubiquiti-access-point.html

National Instruments, N. P. (2015). Retrieved from http://www.ni.com/datasheet/pdf/en/ds-15

O'Connor, M., Bell, T., Elkaim, G., & Parkinson, B. (2000). Automatic steering of farm vehicles using GPS. Precision Agriculture, 25(1-2), 53-66.

Panasonic, O. i. (2009). (overall) AC Servo motor and Driver MINAS A5 II/A5 series. Retrieved from https://industrial.panasonic.com/content/data/MT/PDF/manual/en/acs/minas-a5-2_manu_e.pdf

SOLTECH. (2015). PROPORTIONAL CONTROLS. Manual PROPORTIONAL ELECTRO-HYDRAULIC PILOT RELIEF VALVES. Retrieved from http://www.soltech.com.tw/files/edg-v200902.pdf

Xu, Q., Kan, J., Chen, S., & Yan, S. (August, 2014). Fuzzy PID based trajectory tracking control of mobile robot and its simulation in Simulink. International Journal of Control and Automation, 236-238.

Yeh, Y.-C., Li, T.-H. S., & Chen, C.-Y. (2009). Adaptive Fuzzy Sliding-Mode Control of Dynamic Model Based Car-Like Mobile Robot. International Journal of Fuzzy Systems, 11(4), 273-275.

ความรรอบตวเกยวกบประเทศไทย. (2558). ลกษณะทางภมศาสตรของประเทศไทย. Retrieved from http://www.xn12cg1cxchd0a2gzc1c5d5a.net/%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B9%80%E0%B8%97%E0%B8%A8%E0%B9%84%E0%B8%97%E0%B8%A2/#Topic2

74

ณรงค สหเมธาพฒน. (2558). โรคเมลออยด - คณหมอขอบอก. Retrieved from http://www.dailynews.co.th/article/1490/172361

นวแอนดไฮ. (2015). แอรเทค ออโตฮอรส ดสตรบวเตอร,ปมไฮดรอลก แบบเฟองนอก Retrieved from http://www.pneuhyd.co.th/hydraulic-pumps_%E0%B9%84%E0%B8%AE%E0%B8%94%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B8%9B%E0%B8%B1%E0%B9%8A%E0%B8%A1/hydraulic_gear_pump%E0%B8%9B%E0%B8%B1%E0%B9%8A%E0%B8%A1%E0%B9%84%E0%B8%AE%E0%B8%94%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B9%81%E0%B8%9A%E0%B8%9A%E0%B9%80%E0%B8%9F%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%99%E0%B8%AD%E0%B8%81.html

ฟซซลอจก Fuzzy Logic. (2015). Retrieved from http://www.academia.edu/7750667/บทท18ฟซซลอจกFuzzyLogic

ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต. (2555). การแขงขนรถไถขบเคลอนอตโนมต. Retrieved from http://www.research.doae.go.th/webphp/webmaster/filepdf_news/Precision%Farming.pdf

สชาต จนทรจรมานตย. (2555). ระบบควบคม Control Systems. 1-6.

ประวตผเขยน

ประวตผเขยน

ชอ-สกล นายวชชา อปภย วน เดอน ป เกด 31 ธนวาคม 2527 สถานทเกด จงหวดกรงเทพมหานคร วฒการศกษา พ.ศ. 2550 วศวกรรมศาสตรบณฑต (วศวกรรมเครองกล)

จาก มหาวทยาลยราชมงคลธญญบร พ.ศ. 2555 วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล จาก มหาวทยาลยราชมงคลธญญบร

ทอยปจจบน 232 หม 2 ถนน พทธมลฑลสาย1 เขต ตลงชน แขวง บางระมาด จงหวด กรงเทพมหานคร 10170

ผลงานตพมพ วชชา อปภย, ประชา บณยวานชกล, มนศกด จานทอง.การประยกตใชระบบควบคมการเคลอนทอตโนมตของรถไถย าหรบควบคมการตดตามเสน. วารสารวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยศรนครทรวโรฒ. ปท 10 (ฉบบท 2) (ประจ าเดอน กรกฎาคม - ธนวาคม 2558) เกรยงไกร แซมสมวง, มนศกด จานทอง, วชชา อปภย. การควบคมต าแหนงการเคลอนทของรถไถอตโนมต. การประชมวชาการและน าเสนอผลงานวจยระดบชาต ราชธานวชาการ ครงท 1. หนา 319 - 330 Upaphai, W., Bunyawanichakul, P., & Janthong, M. (2017). Trajectory Tracking Control Design for an Autonomous Tractor Using Fuzzy PID Controller. Journal of Agricultural Technology, 13(4), 501-519. Upaphai, W., Bunyawanichakul, P., & Janthong, M. (2019). Design of Self-tuning Fuzzy PID Controllers for Position Tracking Control of Autonomous Agricultural Tractor. Pertanika Journal of Science & Technology, 27(1).