拖拉机前轮转角自动控制系统设计

为减少对人工驾驶的依赖和提高作业质量、实现拖拉机自动转向,提出一种基于IMC-PID的拖拉机前轮转角自动控制系统,阐述系统整体结构,介绍系统的组成、工作原理和硬件设计方案。通过分析拖拉机自动转向系统的需求和整体控制策略,基于转向系统模型设计拖拉机前轮转角控制器,详细阐述IMC-PID转角控制算法的设计过程,应用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模型验证算法的可行性,并结合双力704型拖拉机进行实车试验。仿真试验和实测结果表明:所设计的控制系统信号跟踪的最大误差为1°,平均误差为0.4°,响应时间小于0.2 s;在模型误差20%时,系统仍保持良好的跟踪性能和抗扰动性。研究表明:前轮转角自动控制系统具有较好的动态响应和良好的跟踪效果,能基本满足田间导航的作业需求。     

拖拉机自动导航转向系统的设计及仿真

依照拖拉机自动导航转向系统的要求,设计了一种自动转向系统的改造方案,通过加装三位四通电磁换向阀和比例调速阀的旁路节流调速回路,对转向轮的转向和转向速度进行了控制;然后,结合拖拉机结构对其油路改造进行了设计;最后,利用 AMESim 对系统进行了建模仿真,分析了其动态性能。结果表明,此方案具有效率高、动态响应性能好、精度高及油路改造简单方便等特点。     

拖拉机自动驾驶液压转向系统研究

拖拉机自动驾驶技术是拖拉机现代化和智能化的根本要求,其中的自动转向系统是其核心技术之一。本设计中的自动转向系统的液压回路,实现手动转向和自动转向功能;设计了高度集成的转向集成阀块,很好地解决了管路与元件的连接和布置问题。通过仿真实验和样机试验,结果表明,液压回路及转向阀块能够满足拖拉机液压转向要求,能够实现自动驾驶模式与手动驾驶模式的自动切换,易于实现自动化控制。     

基于东风1204拖拉机自动导航转向控制系统设计

以东风1204拖拉机为原型,通过分析拖拉机自动导航与车道偏离预警系统(LDWS)的异同,以LDWS转向控制模型为基础,推导出拖拉机动力学模型。通过分析液压转向机构工作原理,制定了液压自动转向机构的改装方案,并利用Sim Hydraulics工具箱搭建了液压自动转向系统模型,且基于此转向模型设计了自动导航拖拉机液压转向系统模糊控制器,在Mat Lab/Simulink中进行仿真试验。结果表明:所设计的转向系统模糊控制器具有良好的转向跟踪精度,其最大跟踪误差小于1°,控制效果良好。     

农用拖拉机自动转向系统研究现状

随着社会科技的不断变革,农业领域对自动化与智能化的研究不断深入。农用拖拉机是农业领域日常工作机械行走系统的主体,农用拖拉机自动转向技术是自动化与无人驾驶技术的基础。农用拖拉机自动转向的实现不仅意味着技术的进步,而且在现实精准农业发展中具有重大意义。文章通过对相关文献的梳理与分析,从多方面阐述了国内拖拉机自动转向系统的研究现状,以期为实现精确、稳定快速响应的自动转向控制提供理论基础。     

拖拉机电液助力转向系统的研究

设计了一种用于拖拉机的电控液压自动助力转向(EHPS)系统,将方向盘阻力转矩引入到系统中,实现了转矩感应型助力特性的液压助力转向,既可保证转向轻便性,确保实时提供足够助力,又减少能量损失。基于AMESim软件建立了EHPS系统仿真模型,分析结果表明系统具有良好的控制精度和快速响应特性。     

基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统

阐述了一种基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统。由PLC、电控开关液压阀和比例方向液压阀组成自动转向控制系统,设计了PD转向控制算法;为提高拖拉机自动导航的精度和稳定性,提出了一种基于遗传算法的自适应模糊控制方法,采用遗传算法在线优化模糊控制规则以及输出比例因子,既保留了传统模糊控制的优点,又有效改善了系统的控制品质;仿真和田间试验结果表明,该方法可以迅速消除跟踪误差,响应速度快,超调小,系统工作稳定,稳态跟踪误差不超过     

基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统

阐述了一种基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统.由PLC、电控开关液压阀和比例方向液压阀组成自动转向控制系统,设计了PD转向控制算法;为提高拖拉机自动导航的精度和稳定性,提出了一种基于遗传算法的自适应模糊控制方法,采用遗传算法在线优化模糊控制规则以及输出比例因子,既保留了传统模糊控制的优点,又有效改善了系统的控制品质;仿真和田间试验结果表明,该方法可以迅速消除跟踪误差,响应速度快,超调小,系统工作稳定,稳态跟踪误差不超过10 cm.     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

视觉导航拖拉机自动转向控制系统研究

拖拉机的转向控制系统是实现自动驾驶的重要组成部分。为此,以铁牛654拖拉机为研究对象,进行了自动转向控制系统的研究,提出了基于简化的运动学模型模糊控制方法。将利用视觉传感器得到的方位偏差和侧向偏差作为控制器的输入,控制器可以根据输入实时输出相应的前轮转角。仿真和试验表明,该控制器有比较好的跟随性和响应性,可以较好地适应低速时拖拉机行驶的要求,为深入开展拖拉机的自动驾驶研究提供了有益尝试。     

基于PID控制的拖拉机自动转向系统

为了提高自动行驶车辆转向系统的控制性能,以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象进行拖拉机转向控制系统研究,以车辆目标前轮转角和实际转角的偏差为输入变量,设计车辆转向PID控制器,通过对转向驱动电机的控制实现拖拉机转向控制.仿真和实验结果表明,所设计的控制器具有良好的快速性和准确性,能够满足拖拉机转向控制的需求.     

铰接摆杆式重型拖拉机线控转向系统仿真与试验

建立了拖拉机空间多体动力学机械系统与线控转向液压系统联合仿真模型,用Matlab编写了相应的模糊PID控制仿真程序,进行了拖拉机线控转向系统原地转向仿真。在平直水泥路面上进行了铰接摆杆式重型拖拉机线控原地转向试验与行驶试验。试验研究表明,所开发的线控转向系统能用于行驶速度小于13 km/h的作业工况。     

拖拉机液压转向变论域模糊控制器设计与试验

2BFQ-6型油菜精量联合直播机田间自动对行作业时,东方红-LX854型拖拉机为其配套动力,实现导航功能,针对导航执行机构——电控全液压转向系统导航作业时转向控制稳定性和准确性差的问题,设计了自适应变论域模糊控制器。应用旋升优选法对模糊控制器参数仿真分析,获得了不同波形、幅值和周期激励信号下的最优参数组合,运用窗口Fourier变换和自卷积法设计了响应类型的实时识别方法,依据识别的结果和仿真寻优获得的参数优化基础模糊器规则的论域。在拖拉机电控全液压转向系统上试验结果表明:变论域模糊控制器对转向20°的阶跃响应的调节时间为2 s,平均稳态误差为0.18°,无稳态振荡现象;跟踪正弦信号平均延时为0.3 s;与定论域模糊控制器相比获得了更好的转向性能。     

铰接摆杆式大功率拖拉机原地转向仿真与实验

基于欧拉四元数,利用含拉格朗日乘子的增广矩阵法建立铰接式拖拉机12自由度原地转向多体动力学仿真模型.采用12个状态变量的状态方程对转向液压系统进行描述.运用Matlab对液压系统与空间多体动力学的联合仿真进行编程.并与铰接摆杆式拖拉机硬质路面上原地转向的实验结果进行了对比分析,验证了模型.通过实验与仿真研究,获得了拖拉机原地转向的动态特性,为铰接摆杆式拖拉机线控转向技术与自动驾驶技术提供了理论基础.     

基于模糊神经网络的农机自动转向系统的设计

现代农业生产中要求农业机械在田间工作过程中可实现实时、高效的控制性能。为此，基于模糊控制规则的模糊神经网络控制器，利用遗传算法(Genetic Algorithm, GA)进行人工神经网络模型的优化，对拖拉机转向系统进行优化设计，得到农业机械田间工作时目标输出和实际输出的仿真曲线。基于东方红拖拉机搭建试验平台，进行了输出响应测试和角度测试，并通过MatLab仿真对控制系统的性能进行了分析。研究结果表明：模糊控制规则的模糊神经网络控制器和基于遗传神经网络的改进算法能有效缩短农业转向系统的响应时间，减少超调量，提高转向精度，是一种更加有效的田间作业的控制方法。     

拖拉机自动转向试验台研制

农业机械自动转向是实现农业机械自动化和智能化的关键技术之一,农田作业工况较为复杂,拖拉机自动转向装置的现场安装调试费时费力。针对这一问题,本研究研制了一种拖拉机自动转向试验台,对拖拉机自动转向装置进行模拟调试与测试以保证其控制的准确性和可靠性,从而减少田间测试时间,降低安装使用成本。本研究选用120马力拖拉机前桥,通过对机械结构、液压系统和电气控制系统的设计计算,搭建了拖拉机自动转向试验台。利用惯性测量单元对转向系统工作性能进行测试,试验结果表明方向盘平均转向间隙为16.48°,车轮平均转角延迟时间为0.14s,响应速度和稳定性符合农业机械转向要求。所研制的拖拉机自动转向试验台能够用于测试拖拉机前桥的工作状态,并对其转向性能参数进行准确采集和记录,可为农业机械自动转向装置的调试和性能检测提供一个高效可靠的测试平台。     

拖拉机电液耦合转向试验平台设计与硬件在环试验

针对电液耦合转向方案转向特性尚不明晰、转向数据采集和记录困难等问题，提出一种硬件在环拖拉机电液耦合转向试验平台设计方案。平台参数设计过程主要考虑功率损耗，为了满足电液耦合转向系统的性能要求，进行精度设计与量程设计。通过总体参数设计，得到电动助力、液压助力和阻力加载系统的参数计算模型，并基于AMESim建立电液耦合转向系统的控制与机械模型仿真进行了参数优化。通过基于dSPACE以及PXI的硬件在环控制方案，进行了各类转向工况试验验证，验证结果表明：阻力加载模拟系统能根据不同的地面条件、行驶工况等参数实现动态加载，响应速度和控制精度均能实现田间阻力模拟要求；电液助力转向系统能够产生较好的平滑助力，具有良好的转向路感；控制系统能与各传感器硬件协同配合，使拖拉机电液耦合转向试验平台具有良好的响应特性，能够真实还原拖拉机转向过程。     

基于ISO 11783的拖拉机导航控制系统设计与试

基于ISO 11783标准构建了拖拉机自动导航控制系统,系统包括5个电子控制单元（ECU）,其中转向ECU节点可以根据从总线上接收到的转向指令来控制前轮转向。对自动导航控制系统的网络服务性能进行了分析,并进行了使用该系统的拖拉机直线路径跟踪试验。试验表明,基于ISO 11783的拖拉机自动导航控制系统能满足实时性要求,并能较好地实现路线跟踪,直线跟踪最大横向偏差为     

基于模糊PID自动转向控制系统的研究

在拖拉机自动转向控制系统中,为了提高自动转向性能,满足工作需求,设计了参数自整定的模糊PID控制。同时,对模糊控制规则进行了设计,实现对PID3个输出比例因子进行实时修改,提高了系统的控制性能。对模糊PID在MATLAB中进行了建模仿真,通过仿真结果可以看出:该控制方法有很好的稳态精度和自适应能力,明显改善了系统的动态特性,有利于拖拉机自动驾驶精度的提高。通过台架实验,验证了该控制方法的可行性。     

基于ISO 11783的拖拉机导航控制系统设计与试验

基于ISO 11783标准构建了拖拉机自动导航控制系统,系统包括5个电子控制单元(ECU),其中转向ECU节点可以根据从总线上接收到的转向指令来控制前轮转向.对自动导航控制系统的网络服务性能进行了分析,并进行了使用该系统的拖拉机直线路径跟踪试验.试验表明,基于ISO 11783的拖拉机自动导航控制系统能满足实时性要求,并能较好地实现路线跟踪,直线跟踪最大横向偏差为11cm.