基于改进NSGA-Ⅱ算法的拖拉机传动系统匹配优化

为实现拖拉机动力传动系统的最优化匹配,提高整机动力性和燃油经济性,提出一种基于改进非支配排序遗传算法（Non dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ）的拖拉机传动系统匹配优化方法。该方法引入正态分布交叉算子,在保证解集质量的基础上,扩大空间搜索范围,同时加入差分进化变异算子,抽取其中的差分向量与NSGA-Ⅱ算法结合,从而避免算法陷入局部最优,改善种群分布性。随后,以变速箱各挡传动比为输入变量,以驱动功率损失率和比燃油消耗损失率均最低为优化目标,通过分析拖拉机设计理论车速、传动比公比、驱动附着力限制等约束条件,建立了变速箱传动比匹配优化模型,利用改进算法对拖拉机变速箱传动比进行优化,并与原NSGA-Ⅱ算法及加权遗传算法进行对比。分析结果表明,改进NSGA-Ⅱ算法求得的解集分布评价指标SP优于原NSGA-Ⅱ算法,表明Pareto最优解分布更均匀,且更接近测试函数的真实Pareto前沿。经本文算法优化后,理论上拖拉机驱动功率损失率和比燃油消耗损失率分别降低了41.62%和62.8%,运输挡头挡爬坡度可提高2.35%,整机综合性能得到明显改善,且优化效果均优于对比算法,验证了本文方法的有效性,可为拖拉机传动系统设计与优化提供一定参考。     

联合收割机驾驶室人机工程试验台的研制

按照人机工程学原理和车辆人机界面的设计原则,研制联合收割机驾驶室人机工程试验台.该试验台包括硬件系统和控制系统2部分,其中硬件系统由驾驶座、手操纵元件和脚操纵元件等组成,各部分几何位置可以实现自动控制调节.试验台通过控制系统匹配各元件的几何位置关系,能够模拟联合收割机驾驶室人机界面布局;根据需要,可以设计多种试验工况,并且记录试验过程和试验数据.将试验台安装在某型号联合收割机驾驶室中进行运动控制精度试验和舒适性评价试验.结果表明,试验台各元部件的运动控制误差<3%,第5、50和95百分位被试人员均可调整到舒适操作区域.该试验台可用于联合收割机驾驶室人机工程学试验研究.     

基于最优控制的导航拖拉机速度与航向联合控制方法

为提高自动导航拖拉机工作效率和作业质量,以自动变速系统和自动转向系统为硬件支撑,结合最优控制理论,设计了基于速度和转向角的双参数最优控制算法.针对耙地作业要求,设计了直线路径跟踪与地头转弯路径跟踪控制器,运用Matlab软件对所设计的控制器进行了仿真分析,通过田间试验对所设计的控制器进行了验证.试验结果表明:控制器的横向偏差小于0.12m,航向偏差小于1.1°,速度偏差小于0.2 m/s,满足自动导航作业要求.     

车辆人机界面布局优化推理系统研究

为了在虚拟环境下实现车辆驾驶室人机界面的设计与优化,提出了一种车辆人机界面布局推理方法,该方法包括人机界面知识表示、布局推理架构等研究,并以装甲车辆驾驶室人机界面布局为例进行了评价验证.研究结果表明,该方法可以有效地应用于虚拟环境中车辆驾驶室人机界面布局的设计与评价中.     

小型玉米收获机分禾与摘穗装置性能仿真

对某小型卧辊式玉米收获机分禾与摘穗装置进行了仿真分析.运用Pro/E建立了该机割台三维模型,运用ADAMS建立了其虚拟样机模型,进行了分禾器与玉米植株以及摘穗辊运动学和动力学性能仿真试验.试验结果表明:该机型分禾器形状和底面锥角设计存在一定缺陷,植株推倒严重,导致玉米秸秆不能正常喂入;同时给出了摘穗辊工作的最佳转速为800～1 000 r/min,最佳摘穗倾角为30°.     

大功率拖拉机多工况换挡自适应控制策略

拖拉机牵引不同农机具完成不同作业,其作业要求随着牵引机具的不同而变化。针对大功率拖拉机在不同工况下作业要求不同的问题,提出一种多工况换挡自适应控制方法。分析不同工况对拖拉机动力性经济性的要求,以滑转率、油门开度和速度为参数,根据工况要求计算兼顾动力性和经济性的理论换挡规律,采用神经网络离线训练换挡规律实现挡位智能控制;针对重载荷下随机载荷波动导致循环换挡问题,引入加速度和油门开度变化量作为参数,利用模糊逻辑判断拖拉机负载和驾驶员操作意图得到速度修正系数,对换挡速度进行修正,扩大挡位使用范围;通过对拖拉机纵向动力学分析,利用Simulink搭建大功率拖拉机数学仿真模型,并建立变速箱换挡控制系统硬件在环仿真平台验证换挡策略的有效性。仿真结果表明,在燃油经济性方面,道路运输和轻载荷作业工况燃油经济性分别下降5.78%、3.28%。在动力性方面,保证克服牵引阻力的同时,轻载荷和重载荷工况加速时间较快,速度波动减小且有效避免重载荷工况下循环换挡问题。     

农业车辆自动导航系统综述

农业车辆的自动控制系统是车辆导航系统的重要组成部分.为此,主要介绍了国内外农业车辆自动导航系统的发展现状,概述了环境感知、路径规划、车辆模型的建立与控制方法等车辆导航的主要研究内容,并对其关键问题进行了分析总结,旨在对农业车辆自动导航系统实际的研究、开发提供了新的思路与建议.     

基于LabWindows/CVI的液压技术CAT系统开发

论述了基于虚拟仪器编程语言LabW indows/CVI平台上开发的液压技术CAT系统,重点介绍了对微流量的测试、压力信号处理及标定、溢流阀动态性能分析等的处理方法,并通过实验证明该CAT系统具有良好的效果。     

多因素影响下拖拉机侧向稳定性模型实验

针对拖拉机斜坡直线行驶工况,基于拖拉机比例模型和3D打印技术,建立了模型拖拉机轮胎-地面载荷实验测试系统。以斜坡上侧车轮-地面载荷为主要参考量,提出了针对拖拉机前、后轮的侧向稳定评价指标(拖拉机前、后轮的斜坡上侧车轮载荷分配系数)。采用田口实验设计方法,选择前后轮轮胎类型、前配重质量、前后轮距和机具位置6个影响因素作为控制因子,以E级和F级随机路面作为噪声因子,设计了6因子混合水平的田口实验方案,并对实验结果进行信噪比和均值的方差分析。实验结果表明,对拖拉机斜坡上侧前、后轮侧向稳定性影响最大的控制因子分别是前配重质量和后轮距;得出基于前、后轮侧向稳定性评价指标的拖拉机最优配置,为拖拉机的稳定性优化设计提供了一定参考,也为拖拉机防侧翻预警控制提供了理论基础。     

犁耕作业大马力拖拉机驱动轮滑转率控制方法

针对犁耕作业时大马力拖拉机驱动轮易产生过度滑转的问题,该研究以大马力拖拉机电液悬挂机组为研究对象,考虑"拖拉机-农具-土壤"系统的强非线性特征,在建立大马力拖拉机犁耕作业机组非线性系统动力学模型的基础上,提出基于滑模变结构控制的大马力拖拉机驱动轮滑转非线性控制方法;并以模糊PID控制为对比,采用Matlab/Simulink验证本文动力学模型的正确性和控制算法的有效性;以Lovol-TG1254型大马力拖拉机为载体,搭建犁耕作业大马力拖拉机驱动轮滑转控制平台,开展田间对比试验,并分析不同控制方法下的滑转控制效果,验证滑模变结构控制算法的控制精度和稳定性。试验结果表明:在2.17m/s的犁耕作业工况下,与模糊PID控制算法相比,滑模变结构控制算法将拖拉机驱动轮滑转率有效控制在最优值0.2,平均绝对值偏差为0.008,减小了约27%,最大偏差为0.028,减小了约49%;耕深、液压缸位移和水平牵引力调节变化量分别减小了27%、36%、42%。该研究提出的基于滑模变结构的大马力拖拉机驱动轮滑转控制方法可实现犁耕作业驱动轮滑转最优目标控制。