吕杰[1]2016年在《农用拖拉机后悬挂液压系统的控制研究》文中提出拖拉机后悬挂液压系统控制着悬挂农具的升降,是保证机组作业质量的关键。拖拉机机组在进行田间作业时,往往会面临着各种复杂的作业环境,作业工况复杂多变,动力学问题复杂,有很多不确定因素,此外,拖拉机后悬挂液压系统的惯性大、响应滞后、非线性等问题加大了建立精确数学模型的难度,依靠数学模型和古典控制理论或建立状态方程的近代控制理论来研究拖拉机后悬挂液压系统的综合控制将会十分复杂。本文以典型的拖拉机犁耕机组为例应用模糊PID控制理论,对拖拉机后悬挂液压系统的综合控制以及对外界干扰的最优适应控制问题进行探讨,改善拖拉机后悬挂液压系统的控制方式,以达到提高拖拉机生产效率、作业质量和燃油经济性、减轻驾驶员操作强度的目的。论文首先对拖拉机后悬挂液压系统进行了分析,建立了AMESim仿真模型。在对拖拉机田间作业时的受力情况进行分析的基础上,建立了土壤阻力模型,得到拖拉机牵引阻力和耕作深度的关系。从拖拉机发动机牵引效率曲线出发,确定了拖拉机最高牵引效率的牵引力范围。根据当前拖拉机后悬挂液压系统控制技术的研究,设计了后悬挂液压系统的模糊PID控制器,并与力位综合调节耕深控制方法相结合,建立了模糊PID的力位综合控制系统。运用AMESim和MATLAB联合仿真的方式对控制系统的性能进行了仿真分析。为了兼顾拖拉机的工作质量和牵引效率,提高拖拉机对复杂的工作环境的适应能力,本文设计了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统,在复杂多变的工作环境中,能够保护拖拉机机组,保证拖拉机耕作质量的同时使拖拉机达到最高的牵引效率,减少燃油的浪费。通过仿真,证明了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统的可行性,并且具有更强的环境适应能力,减少了驾驶员的操作强度。
承鉴[2]2016年在《基于电液悬挂系统的拖拉机振动特性及主动减振方法研究》文中研究表明拖拉机是农业生产的基本机械,在农田作业和农业运输生产中得到了广泛的应用。随着农业机械水平的提高以及机电一体化技术的发展,拖拉机逐步趋于大型化、智能化、电子化。电液悬挂系统是拖拉机主要的电子控制系统。目前国内针对大功率轮式拖拉机电液悬挂控制系统的研究主要集中在牵引力控制、位控制和力位综合控制三个方面,而对振动控制的研究相对较少。大功率拖拉机的高速行驶必然会引起振动的加剧。实际上,大功率拖拉机的减振问题对于确保拖拉机的行驶安全及舒适性起着决定性作用。本课题从理论和试验两方面研究了带电液悬挂作业机组的拖拉机运输工况下的振动特性以及主动减振控制方法,旨在改善大功率拖拉机振动性能,主要研究内容包括以下几个方面：(1)研究和分析悬挂农具的大功率轮式拖拉机各组成部分的结构和相互作用关系,建立了完整的带电液悬挂作业机组的大功率轮式拖拉机运输工况下的低频振动数学模型。主要包括：悬挂机构及拖拉机的运动学与动力学分析,路面激励模型,液压系统数学模型,最终以多个非线性微分方程的形式,准确地描述拖拉机的振动。(2)基于数学模型,搭建无控制情况下,带电液悬挂作业机组的拖拉机振动系统的Simulink联合仿真模型,分别仿真两种路面激励下拖拉机空载(无悬挂农具)和带农具(有悬挂农具)两种情况的振动响应曲线,利用时域、频域及时频分析方法分析仿真结果,从理论上全面得到带电液悬挂作业机组的拖拉机低频振动特性以及悬挂农具的存在对拖拉机振动特性产生的影响。(3)对两种路面激励下的带电液悬挂作业机组的拖拉机进行道路振动试验；基于Lab VIEW虚拟仪器技术对拖拉机振动数据进行采集；运用多种振动分析方法对试验数据进行分析,从实际中获得带电液悬挂作业机组的拖拉机振动特性以及悬挂农具的存在对拖拉机振动特性产生的影响。将试验结论与仿真结果对比,验证所建数学模型的正确性。(4)结合大功率拖拉机电液悬挂控制系统中的液压系统的数学模型和流量特性试验得到其输入输出规律；首次从仿真结果及试验数据中得出悬挂机构下拉杆铰接点处垂直力与拖拉机振动状态的关系；根据悬挂机构对整车振动特性的影响规律和系统振动的非线性特性,创新性的设计了仅依赖电液悬挂系统已有的牵引力传感器及位置传感器而不附加其他振动传感器的有效的控制算法,并通过仿真验证了控制算法的有效性。(5)选择主芯片为飞思卡尔公司Kinetis系列的MK60DN512ZVLQ10,由蓝宙公司提供的K60开发板设计减振系统控制器,在开发环境Keil中设计减振控制程序。选用合适的传感器、驱动器、滤波器等进行安装,并对传感器进行标定,最终建立一套基于电液悬挂系统的拖拉机振动控制系统。为了分析和评价减振控制系统的性能,进行道路实车对比试验,验证了控制系统的主动减振控制性能。
徐强[3]2013年在《拖拉机机具液压悬挂系统的研究及其加载试验台的研制》文中进行了进一步梳理本课题的研究是对拖拉机机具液压悬挂系统进分析,因为拖拉机机具悬挂系统是拖拉机作业机组的一个组成部分,对拖拉机机具悬挂系统的性能进行理论分析和实际仿真的研究,是保证拖拉机作业机组达到最优性能的基础。论文研究的内容主要是拖拉机机具悬挂系统的理论分析与其试验平台的研制。论文对拖拉机机具悬挂系统进行了分析,并建立了数学模型。采用MATLAB软件对拖拉机机具加载系统进行了仿真分析,使系统的性能满足拖拉机机具真实情况的模拟要求。通过与实际情况的测量数据对比,试验结果表明,所研制的机具加载系统完全能满足拖拉机机具悬挂系统真实情况的要求,并且与理论分析结果一致,说明拖拉机机具悬挂系统的设计和控制方法是正确的。在液压加载系统的方案选择部分,通过比较分析国内外几种不同加载方式的优缺点,最后确定了本试验台的拖拉机机具悬挂系统的加载方案。试验台的安装,主要在地基以下来完成,由地基部分承受拖拉机机具悬挂系统的主要拉力,主要测量拖拉机后置机具悬挂的提升力实验的动态和静态性能。另一套试验台放在地基上,主要是对于拖拉机液压有效功率等的测定。通过本试验台所得出的数据,与砝码试验台得出的实际数据进行分析对比,表明本试验台可以适用于拖拉机出厂的性能评定试验台。
陈明江[4]2009年在《基于模糊算法的拖拉机电液悬挂系统力调节控制技术研究》文中研究表明20世纪70年代以来,随着电子技术和微机控制技术的出现及成熟,机电一体化技术逐步被应用到拖拉机控制系统中,取得了良好的效果。机电一体化技术在农用拖拉机上的应用必然向着自动化、智能化的方向发展。传统的拖拉机悬挂机组采用的机械控制系统,正逐渐被电液控制系统所代替。本文首先从整体上介绍了拖拉机电液悬挂系统的设计,分析了传统的液压悬挂系统的结构类型,提出液压系统的改装方案。以电液比例方向阀取代传统机械控制的分配器,并设计配套油路；以控制按键和设定旋钮代替原有的机械式控制手柄；安装力传感器和位置传感器。分析原有拖拉机悬挂系统的力调节方法的优缺点,提出基于单片机控制的拖拉机电液悬挂系统力调节控制方案。拖拉机机组作业环境比较恶劣,作业工况复杂多变,其动力学问题很复杂,不确定性成分较多,此外,悬挂系统惯性较大,响应滞后等非线性问题突出。这些特点很难用精确的数学模型来描述,采用依靠精确数学模型的经典控制理论或建立状态方程的PID算法来研究机组的综合控制问题是复杂的。本文以典型的犁耕机组为例应用模糊控制理论,设计了拖拉机电液悬挂机组力调节模糊控制器,为研究拖拉机液压悬挂系统力调节控制提供了一种参考。拖拉机电液悬挂系统力调节控制部分的研究包括硬件控制器设计和控制程序编写。硬件部分以AT89S51单片机为CPU,设计了传感器信号和设定旋钮信号采集处理电路、AD转换电路、开关量信号采集和显示电路、PWM控制信号输出电路和串口通讯电路等,构成了完整的力调节控制器。软件部分主要包括AD转换子程序、提升与下降子程序、力调节控制子程序、模糊控制子程序和PWM输出子程序等。程序采用模块化设计,提高了程序可读性和可靠性。本文最后对设计的控制器和控制算法进行试验验证。提升和下降试验表明,悬挂系统能够根据驾驶员的操作提升或下降,并可以通过旋钮改变悬挂的运动速度；力调节试验结果表明,设计的控制器和控制程序达到了预期的控制要求,能够有效进行拖拉机电液悬挂系统的力调节。
谢斌[5]2000年在《拖拉机农具仿真作业机组悬挂系统电液控制技术的研究》文中进行了进一步梳理本课题是“211”工程“拖拉机作业机组仿真试验台”的一个重要组成部分。为达到提高拖拉机作业机组生产效率和燃油经济性为优化目标的最优适应控制，本课题着重论述了拖拉机液压悬挂系统部分的控制方案、单片机控制的实现、与其他子系统接口等问题。 本文首先分析了室内模拟仿真理论，完成模拟农具支架的设计和制造。在对各种控制方案进行对比的基础上，提出滑转率——牵引阻力联合控制方式。采用电液悬挂控制系统代替传统的机械式悬挂液压系统，其中电液比例方向阀作为主控制阀。对电液悬挂液压控制系统建立了数学模型，并利用MATLAB工具分析了该系统的稳定性和静动态品质，确定一些参数的取值范围。采用MCS96系列16位单片机系统实现了悬挂装置的数字化控制，完成监控和与其他子系统或上位机接口的任务。并在FIAT—780型拖拉机上进行了试验验证。
谭彧[6]2004年在《拖拉机液压悬挂和加载系统性能研究》文中提出本课题的研究是以驱动轮滑转率、作业阻力、耕深三参数为控制参数，对拖拉机液压悬挂系统进行综合控制，以保证发动机在最佳工作点上工作，同时使得整个作业机组对外界干扰实现最优适应控制，达到提高作业机组生产率、燃油经济性、减轻驾驶员操作强度、改善作业质量的目的。液压悬挂系统是拖拉机作业机组的一个组成部分，对液压悬挂系统和液压加载系统的性能进行最优控制理论分析和控制方法的研究，是保证拖拉机作业机组达到最优性能的基础。论文研究的内容主要是液压悬挂系统和液压加载系统的理论分析和试验研究。 论文首先对液压悬挂系统的控制机理进行了分析，确定了控制目标。为实现这个目标，确定了液压悬挂系统的调节方式和控制方法。在论文中，以力调节为例建立了液压悬挂系统的数学模型，采用PID控制方法对系统进行了理论分析，并利用MATLAB软件进行了仿真分析，给出了时域和频域仿真结果。同时采用了现代控制理论方法对液压悬挂系统进行了可控性和可观测性分析，通过任意配置极点可使系统性能达到最优。同时将模糊控制理论引入到液压悬挂系统中，即采用模糊控制方法利用MATLAB软件对液压悬挂系统进行了仿真分析，确定了模糊控制的准则。利用所开发的单片机测控系统对液压悬挂系统进行力调节、位调节和力位综合调节进行了试验研究。试验结果表明，采用比例阀的液压悬挂系统位调节和力调节都具有良好的静动态性能，并且与理论分析结果一致，因此能达到对拖拉机农具控制的静动态品质要求。采用模糊控制后，对液压悬挂系统进行力调节、位调节的试验研究，试验结果表明，采用模糊控制是可行的，能够得到较好的效果。对液压悬挂系统的理论分析和试验研究结果，为拖拉机的产品设计和改进提供了有力的依据。同时也说明所开发的单片机监控系统是可正确的，能够满足液压悬挂系统的要求。 论文对液压加载系统进行了分析，并建立了数学模型。采用MATLAB软件对液压加载进行了时域、频域仿真分析，对系统还进行了校正，使系统的性能满足液压悬挂系统的要求。同样采用了现代控制理论方法对液压加载系统进行了可控性和可观测性分析。利用所开发的单片机测控系统对液压加载系统进行了阶跃响应和频域响应试验研究，试验结果表明，液压加载系统完全能满足液压悬挂系统的要求，并且与理论分析结果一致，说明液压加载系统的设计和控制方法是正确的。
谢凌云[7]2016年在《大马力拖拉机电液悬挂系统耕深自动控制研究》文中研究指明随着农业经济体系的日趋成熟和现代信息技术的发展,我国正处在传统农业向现代化农业发展的转型时期。拖拉机是实现农业现代化必须的农业工程装备,而液压悬挂作为拖拉机重要的作业机组,对它的研究关系着现代化农业的成功转型。结合当前国内外的研究现状,论文重点研究了实现拖拉机电控液压悬挂技术的关键问题。论文在黄海-金马1204型拖拉机样机的基础上完成了电控液压悬挂系统的改造,以电液比例换向阀替代传统分配器,控制面板替代机械操纵机构,使用传感器采集拖拉机作业时的状态信息,由控制器根据采集到的传感器和控制面板参数向电液比例阀发送控制指令,从而实现耕深的位置调节、力调节和力位综合调节等,改造后的拖拉机耕作自动化程度得到提高,同时耕作质量和效率也得到明显改善。论文在耕深与牵引力的关系中引入了阻力系数,能够减小耕深设定目标值与实际值的偏差,进一步提高耕深的准确性;提出先比例后模糊的双模态分段控制方案,将有利于提高系统的响应速度和精度。系统选用的控制器是基于飞思卡尔MC9S12XS128芯片设计的,硬件电路主要包括最小系统、信号采集电路、CAN通信电路、串口通信电路、液晶显示电路等;控制器程序是基于C语言开发的,主要编写了主程序、A/D采集子程序、CAN发送子程序、串口发送子程序、液晶显示子程序、自动控制子程序等。为掌握拖拉机作业时的状态信息和记录试验时的数据,论文设计了基于LabVIEW的电控液压悬挂多路数据采集软件。最后,进行了田间耕作试验以验证系统的可行性。通过对试验数据的分析,论文设计的电控液压悬挂控制装置基本实现了对耕深和阻力参数的调节,取得了比较满意的耕深试验结果。
王沁敏[8]2008年在《拖拉机电子液压悬挂控制器设计与控制技术研究》文中进行了进一步梳理随着新兴科学技术的不断创新,尤其是计算机技术、电子控制、人工智能、网络通讯等高新技术的迅速发展,对拖拉机工业的发展产生了很大的影响和渗透。而采用机-电-液一体化控制技术是拓宽拖拉机功能、提高其技术性能以及解决其所面临诸多技术难题的最佳选择方案,并且已经成为现代拖拉机及其配套机组的主要技术发展趋势。本文首先介绍了传统拖拉机液压悬挂系统的组成和类型。在此基础上,设计新型拖拉机电子液压悬挂系统。在操控方面,根据具体操作控制习惯设计人机交互控制面板;液压油路方面,该系统用电液比例换向阀取代传统机械式控制的分配器,并设计配套油路;在控制反馈信号获取方面,系统中安装位置传感器、力传感器和速度传感器;同时,对拖拉机电子液压悬挂的各种耕深控制方法进行比较分析。由于拖拉机液压悬挂的机械系统存在着较强的非线性因素,其液压驱动系统存在滞后性,并且工作对象和工作环境有着非常明显的不确定性,所以使得电子液压悬挂的精确控制较为困难。传统PID控制是工业控制过程中应用最多的一种控制方式,而模糊控制适用于数学模型未知的,复杂的非线性、时变、滞后系统的控制。通过对两种控制策略比较,选择模糊控制算法对拖拉机电子液压悬挂的驱动信号进行控制。拖拉机电子液压悬挂控制单元设计包括硬件和软件设计。根据本系统各功能模块的具体需求,选用Intel公司MSC-96系列的80C195KC单片机设计控制器。在电子硬件方面,首先设计该单片机控制回路。其次,设计控制面板指令输出电路、工作状态反馈显示电路、报警指示灯电路、耕深设定信号调理电路和速度设定信号调理电路;然后,根据系统采用传感器型号和单片机采集信号要求,分别设计位置传感器信号调理电路,力传感器信号调理电路和轮速信号调理电路;最后,设计与PC通讯使用的串口电路。在软件方面,用汇编语言完成整个控制系统的软件编程,主程序控制程序总体流向,提升与下降子程序实现悬挂机构的可调速提升与下降。位调节与力调节以模糊控制为核心控制算法由位调节控制子程序和力调节控制子程序实现。在系统安全性方面,由安全检测子程序监控悬挂系统的位置、载荷以及拖拉机滑转率是否在安全范围内,如果工作于非安全区域,系统会自动报警提示。同时采用程序模块化设计提高系统可靠性与安全性。论文最后对整个系统进行试验,得出电子液压悬挂的控制曲线,将电子液压悬挂反馈信号与控制信号进行比较,并作简要分析。试验证明本控制系统各项性能基本满足设计要求,且运行精度高,可靠性好,有很好的应用前景。
张硕[9]2018年在《基于滑模变结构的重型拖拉机犁耕作业滑转率控制方法研究》文中提出重型拖拉机是北方大田作物田间生产作业中最重要的动力机械。由于田间作业环境相对比较复杂,且作业负载波动较大,重型拖拉机在作业过程中极易产生过大的驱动轮滑转,既降低了作业效率也破坏了土壤环境。重型拖拉机犁耕作业时的驱动轮滑转是拖拉机、悬挂机构和土壤的复杂耦合作用形成的,目前国内针对滑转率自动控制的研究相对较少。为此,本文面向大田作物的犁耕作业工况,以重型拖拉机电液悬挂作业机组为研究对象,在充分了解国内外研究现状的基础上,对重型拖拉机犁耕作业滑转率控制方法展开了系统的研究。本文的主要研究工作如下:(1)在查阅了大量文献与调研了国内外产品应用的基础上,对比分析了国内外重型拖拉机电液悬挂控制系统和滑转率控制方法的发展动态、关键技术和研究方法,分别从滑转率测量与识别方法、系统建模、控制策略与控制方法等方面,总结了目前基于电液悬挂系统的重型拖拉机滑转率控制中需要解决的主要问题,确定了本文的研究内容,制定了研究方案技术路线。(2)以重型拖拉机电液悬挂作业机组为研究对象,分析了拖拉机作业机组各组成部分之间的运动学关系,完成了悬挂机构、车轮和拖拉机机体的受力分析,建立了力平衡和力矩平衡方程;在对液压系统进行数学建模的基础上,基于电液悬挂系统定值消扰控制的特点,面向田间犁耕作业工况,建立了适用于滑转率控制的重型拖拉机电液悬挂作业机组非线性动力学模型,并对其运动特性进行了仿真分析,为后续精准的滑转率控制提供了理论基础。(3)从保证重型拖拉机作业机组牵引效率和考虑农艺要求的角度出发,基于重型拖拉机驱动轮牵引特性,分析了面向全工况下不同犁耕作业模式的滑转率控制需求,提出了以滑转率为主要控制目标、兼顾耕深均匀性的滑转率综合控制策略。针对基于电液悬挂的重型拖拉机犁耕作业滑转率控制系统的强非线性特征,采用指数趋近律设计了基于滑模变结构的滑转率非线性控制算法,并基于Matlab/Simulink进行了离线仿真分析。(4)针对重型拖拉机电液悬挂自动控制系统的功能需求,完成了控制器硬件开发和软件系统设计,搭建了基于dSPACE的硬件在环仿真试验平台,测试了所开发控制器的性能;在不同的输入扰动和不同控制目标下,通过滑模变结构控制和模糊PID控制的对比试验,验证了滑模变结构非线性控制方法的优越性和鲁棒性。(5)针对田间实际作业工况和拖拉机作业机组的运动特性,根据基于滑模变结构控制的重型拖拉机滑转率控制系统的功能需求,搭建了田间试验平台,建立了重型拖拉机犁耕作业滑转率自动控制系统,开展了田间试验研究,验证了所提出的滑转率综合控制策略和滑模变结构控制算法的有效性。通过本文研究,考虑了重型拖拉机作业机组田间犁耕作业的强非线性特征,在实现精准滑转控制的同时,兼顾了耕深均匀性的农艺要求,研究成果对重型拖拉机犁耕作业质量提升和节能降耗具有重要意义。
郭兵[10]2013年在《拖拉机电控液压悬挂系统力位综合控制技术研究》文中研究说明电子技术、计算机技术、人工智能技术和其他高新技术的发展促进了机电液一体化技术在拖拉机上的应用,机电液一体化技术促使拖拉机向智能化的方向发展。机电液一体化技术是提高拖拉机技术水平、增加拖拉机智能化程度和攻克拖拉机面临的诸多技术难题的关键技术。传统拖拉机所采用的液压悬挂系统也逐渐被电控液压悬挂系统所代替。论文首先分析了拖拉机传统液压悬挂系统,在此基础上介绍了拖拉机电控液压悬挂系统总体方案的设计。使用电控比例阀代替传统的分配器,使用操作面板代替传统的操作手柄,使用单片机作为控制核心。分析了传统拖拉机液压系统存在的功率损失的问题,设计了液压悬挂系统油路,建立了阀控液压缸的数学模型,设计的液压系统比传统拖拉机液压悬挂系统更节能。论文对拖拉机电控液压悬挂系统力调节和位调节各自的优缺点进行了分析,并介绍了力位切换调节的原理及优缺点。提出力位综合度系数的概念,将综合度系数引入力位综合调节,并介绍了力位综合调节的具体实现方法。利用综合度系数将力位综合调节转换为对液压油缸的位置模糊控制,设计了油缸位移模糊控制器。为了验证系统的可行性,本文以凯尔1404拖拉机作为参考车型,使用AMESim和Simulink联合仿真的方法对液压系统和控制系统进行了仿真。建立了液压系统和控制系统的仿真模型,并对系统在不同综合度系数下的响应进行了分析,验证了力位综合调节方法和模糊控制器的可行性,同时也证明了液压系统具备节能的特点。拖拉机电控液压悬挂系统力位综合调节需要控制器硬件设计和软件设计。硬件部分是基于单片机的控制系统,设计了传感器信号采集电路、电源电路、操作面板电路、信号输出电路等。软件部分使用C语言对整个系统进行编程,主要编写了主程序、AD转换程序、力位综合调节程序、升降停程序、安全检测程序、PWM输出程序等。程序采用模块化设计,提高了程序的可读性和安全性。在液压拼装实验台上搭建了实验平台,并进行了实验,得出电控液压悬挂系统在不同综合度系数下的位移响应。实验表明,系统可以很好的实现闭环控制,力位综合调节方法和模糊控制器均能实现各自的功能。
参考文献：
[1]. 农用拖拉机后悬挂液压系统的控制研究[D]. 吕杰. 燕山大学. 2016
[2]. 基于电液悬挂系统的拖拉机振动特性及主动减振方法研究[D]. 承鉴. 中国农业大学. 2016
[3]. 拖拉机机具液压悬挂系统的研究及其加载试验台的研制[D]. 徐强. 浙江大学. 2013
[4]. 基于模糊算法的拖拉机电液悬挂系统力调节控制技术研究[D]. 陈明江. 南京农业大学. 2009
[5]. 拖拉机农具仿真作业机组悬挂系统电液控制技术的研究[D]. 谢斌. 中国农业大学. 2000
[6]. 拖拉机液压悬挂和加载系统性能研究[D]. 谭彧. 中国农业大学. 2004
[7]. 大马力拖拉机电液悬挂系统耕深自动控制研究[D]. 谢凌云. 江苏大学. 2016
[8]. 拖拉机电子液压悬挂控制器设计与控制技术研究[D]. 王沁敏. 南京农业大学. 2008
[9]. 基于滑模变结构的重型拖拉机犁耕作业滑转率控制方法研究[D]. 张硕. 中国农业大学. 2018
[10]. 拖拉机电控液压悬挂系统力位综合控制技术研究[D]. 郭兵. 南京农业大学. 2013