能动型电磁液冷缓速器设计与试验

针对电涡流缓速器耗电量大和制动力矩热衰退严重的问题,基于涡流制动与电机再生制动原理,提出一种将液冷式电涡流缓速器与单相外转子磁阻电机结构相结合的新型能动型缓速器。建立了能动型缓速器的电磁场数学模型,数值模拟预测了其制动性能,优化了电机的开通、关断角,计算了下坡持续制动时电机能量回收时的功率,最后对该缓速器的空损力矩、制动力矩热衰退、发电性能和电动性能进行了台架试验,试验结果表明,在1 000 r/min时涡流制动力矩达到1 260 N·m,持续制动12 min,制动力矩仅下降15%,可满足重型货车的辅助制动需求;电机再生制动力矩随着转速的增大呈先增大后减小的趋势,在1 000 r/min时制动力矩达到最大;当车辆以35 km/h的速度下坡制动时,能量回收功率可达到94 kW。     

轮毂电机驱动汽车差动助力转向建模与仿真

针对轮毂电机驱动汽车建立了整车模型和差动助力转向系统模型,根据轮毂电机驱动汽车可以独立控制左右转向轮输出力矩的特性,通过控制汽车左右转向轮的差动力矩来实现减小驾驶员方向盘手力的目的,从而代替现有的电助力转向系统。通过设计助力特性曲线来确定理想差动助力大小,然后通过转矩分配控制器控制轮毂电机的输出转矩。为了验证其可行性,通过MATLAB/Simulink平台对该模型进行了仿真分析,仿真结果表明:差动助力转向系统模型能够在车辆低速行驶时提高转向轻便性;当车辆高速行驶时,在提供转向助力时能保证驾驶员的路感。     

基于DSP的电动拖拉机开关磁阻电机双轮驱动系统

以TMS320LF2407 DSP控制器为核心,采用三相不对称半桥功率转换模块,以mos管为主开关器件,利用光电传感器检测电机位置和电机相电流,设计了一套电动农用拖拉机开关磁阻电机双轮驱动系统。实验结果表明：所设计的开关磁阻电机双轮驱动系统可以实现电动农用拖拉机运行过程中的差速控制,且系统运行比较稳定,提高了电动农用拖拉机的行驶性能。     

双流耦合构型混合动力拖拉机旋耕工况控制策略研究

大功率拖拉机作业时载荷冲击会造成发动机的输出转矩大范围波动,为减小载荷冲击对拖拉机动力单元的影响,提出以发动机和双电机为动力源的拖拉机双流耦合动力系统构型,以减小载荷冲击引起的动力传动系统换挡频次。基于Haar小波分解提出了基于功率预测的转矩分配策略,首先记录拖拉机的作业参数,基于径向基神经网络对拖拉机旋耕作业时的功率需求进行预测,由Haar小波变换确定高频和低频转矩需求值的范围,并分别由电机和发动机提供。最后,通过硬件在环试验对提出的动态转矩分配进行了可行性验证,测试结果表明：提出的基于神经网络功率需求预测模型对行驶端和动力输出端 (Power take-off,PTO)的功率进行预测,实际值和预测值均方根误差分别占最大功率的7.6%和7.9%;提出的转矩分配策略能够应对拖拉机旋耕时的载荷波动。发动机转矩波动与传统构型相比减小35.0%,有效地缩小了发动机转矩波动范围,缓解了拖拉机作业时载荷冲击对发动机的影响。     

电动拖拉机双电机耦合驱动系统传动特性研究

针对单电机驱动型式的电动拖拉机难以满足农田作业多工况的问题,提出了一种基于行星齿轮耦合的双电机驱动系统。根据电动拖拉机动力传动系统的结构方案,按多种作业类型对双电机耦合驱动系统的驱动模式进行分析。采用试验数据模型和理论模型相结合的方法,建立电动拖拉机驱动系统关键部件效率模型和整机纵向动力学模型,在此基础上搭建了电动拖拉机控制仿真试验模型。针对不同驱动模式设计了驱动系统综合控制策略,通过仿真试验得到两电机的功率分配规则。在搭建的传动性能试验平台上对双电机耦合驱动系统进行恒定负载试验和牵引性能试验。试验结果表明,两种试验条件下,主、副电机的功率分配比变化范围为1. 07～2. 73,恒定负载试验中,功率分配比为1. 88时系统效率最高,牵引性能试验时,功率分配比为1. 86时系统效率最高。双电机驱动系统能够跟随负载变化按照功率分配规则实现两电机的功率分配,满足作业负载的同时降低了功率损耗。     

混联式拖拉机功率分流负载特性的研究

本文针对新型农业机械混合动力拖拉机,对常见的三种混合动力源布置方式进行了说明,并引出了目前应用最广泛的混联式混合动力在拖拉机上的应用。为分析混联式拖拉机的功率分流负载特性,本文阐述了三种功率分流方式,并对动力耦合机构进行了设计构型。依据杠杆法则,对动力耦合系统进行动力学分析,最后得出动力分配星系和太阳轮系的功率分流负载特性。计算分析转矩、转速、功率三者的关系后,得出能量损耗和传动效率的变化,绘制了分流特性曲线图,并由此得知,当混联系统出现两个机械点,MG1电机的转速与MG2的转矩均趋近于零点,随着系统传动比增加,MG1电机的转矩和转速改变方向（负变正）,并开始增大,反之,MG2电机的转速逐渐减小并改变方向（正变负）,转矩则迅速增大。     

机械惯量混合电模拟技术研究

在惯性台架试验机上,根据原来飞轮转动惯量系统产生制动后转速的变化规律,通过计算机实时采集主轴转速、制动压力、制动转矩及制动距离等参数,利用直流电动机及其四象限调速系统,结合转动惯量电模拟控制算法实时控制转速的变化,实现了利用小飞轮来模拟机械系统中较大转动惯量,从而减小传统的机械飞轮.应用机械惯量和电惯量混合模拟的方法实现了惯量的无级调整.     

三相交流电动机常见电气故障及处理

1 电压不正常 电源电压偏高,激磁电流增大,电动机会过分发热.过高的电压会危及电动机的绝缘,使其有被击穿的危险.电源电压过低时,电磁转矩就会大大降低,如果负载转矩没有减小,转子转数过低,这时转差率增大造成电动机过载而发热,长时间运行便会影响电动机的寿命.当三相电压不对称时,即一相电压偏高或偏低时,会导致某相电流过大,电动机发热,同时转矩减小会发出"嗡嗡"声,时间长会损坏绕组.总之,无论电压过高、过低或三相电压不对称,都会使电流增加、电动机发热而损坏.所以按照国家标准,电动机电源电压在额定值±5%内变化,电动机输出功率应在额定值内.电动机电源电压不允许超过额定值的±10%,三相电源电压之间的差值不应大于额定值的±5%.     

增程式电动履带拖拉机设计与试验

针对缺乏适宜温室大棚作业的小功率电动拖拉机的问题,本文设计了一台10 kW增程式电动履带拖拉机,完成了工况分析、电驱系统设计和试验。针对行走、旋耕、开沟工况进行了性能测试,试验结果表明所设计的增程式电动拖拉机能够实现传统燃油履带式拖拉机所具备的功能。测试结果表明,速度4.8 km/h行走工况电动机消耗功率约为3.2 kW,速度2 km/h旋耕作业工况电机消耗功率约为3.75 kW,速度2 km/h开沟工况电机消耗功率约为3.3 kW。当前电池配置下,可以支持行走工作2.2 h,旋耕工作1.9 h和开沟工作2.1 h,纯电模式基本满足小规模温室大棚零排放作业需求。需要持续大负载工作时,增程式电动拖拉机可以启动增程器与电池协同供电以实现持续工作。     

增程式电动拖拉机旋耕机组能量管理模型研究

以双电机独立电驱动增程式电动拖拉机旋耕机组为对象,提出一种适用于旋耕作业的双输入变量后向建模方法,即在模型中将行驶速度和动力输出轴旋耕转矩作为输入量,设计了双电机独立驱动增程式电动拖拉机动力系统能量管理模型。针对旋耕作业特性,提出一种基于实测数据与经验公式相结合的设计方法,建立了旋耕工况周期模型。基于动态规划算法,分别对其进行旋耕作业仿真试验和台架试验,结果表明：仿真试验结果与台架试验结果吻合度较高,能量管理模型能够很好地描述增程式电动拖拉机在给定旋耕工况下各电机功率、发电机组功率和动力电池组荷电状态的变化情况,且仿真试验和台架试验中燃油消耗量分别为4 065.5 g和3 994.7 g,其相对误差为1.77%,验证了建立的增程式电动拖拉机旋耕机组能量管理模型的合理性和准确性。     

基于防抱制动系统控制信息的车辆转向状态识别

为优化防抱制动系统(ABS)在转向和制动联合工况下的控制策略,需要识别车辆转向状态.选取适于ABS应用的转向参数:车速、转向方向和前轮转角,通过对比转向参数的直接与间接测量技术,根据四轮车辆转向运动学原理,结合二自由度车辆模型的稳态转向特性,研究了利用ABS轮速信号和控制信息的转向参数估算算法.运用稳态回转试验和制动转向试验进行了系统测试,结果表明参数估算具有较好的精度.     

水稻插秧机电动方向盘系统设计及控制研究

以富来威2 ZG-6 DM型水稻插秧机为应用对象,设计了一款以步进电机作为动力源的电动方向盘集成系统,由摩擦式扭矩限制器、减速器、步进电机及驱动器、角度传感器、主控装置、通信模块、开关及传动机构组成.提出了步进电机转角与转速控制算法,构建了考虑转向阻力矩的电动方向盘转角闭环控制模型,并运用MatLab对此模型动态响应进...     

高地隙喷雾机自转向电动底盘控制系统设计与试验

针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题,设计了一种四轮独立电驱动自转向电动底盘。底盘转向机构由可自转向的前后桥构成,根据自转向机构特点,提出了底盘部分动力学建模方法,将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动,构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO）,实时估计总扰动并进行扰动补偿,再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器,进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明,采用阶跃信号模拟扰动,ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动;扰动观测器收敛后,当期望转角从0°突加至20°时,得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s,超调量为2.3%。试验表明,喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时,前转向桥转角上升时间为3.1s,后转向桥转角上升时间为2.0s,说明本控制方法具有较好的控制效果;喷雾机在满载的情况下工作在泥泞田间时,可以越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟,说明其在田间具有良好的通过性。     

履带车辆行驶载荷在传动系试验台上的模拟

讨论了履带车辆在各工况下的行驶载荷及其在传动系试验台架上的当量阻力转矩,建立了当量阻力转矩的数学模型,并对该阻力转矩在试验台架上的实现进行了研究与模拟。模拟结果表明,采用脉宽调制(PWM)的方法,配以适当的控制系统和控制策略,可以实现车辆行驶载荷的台架模拟要求。     

偏置转向轴原地转向轮胎力学特性研究

农用柔性底盘原地姿态切换时车轮绕偏置转向轴原地滚动转向,为探明该过程的轮胎力学特性,对接地区域的滑移速度进行了运动学分析,据此将现有轮胎纵滑LuGre模型扩展成纵滑横滑联合的偏置转向轴原地转向LuGre模型;设计了相应测试装置,通过双因素试验测试了偏置距离和载荷对轮胎横向与纵向摩擦力的影响;根据实测结果对模型参数进行了辨识,利用辨识值对柔性底盘原地姿态切换过程中的轮胎摩擦力进行了仿真。结果表明:柔性底盘原地姿态切换时,轮胎受到阻碍滚动的纵向摩擦力和指向外侧的横向摩擦力,纵向摩擦力与载荷的1.82次方成正比,与偏置距离的1.61次方成反比;随着偏置距离的增加,横向摩擦力先增大、后减小,但变化较为平缓。轮胎横向与纵向摩擦力的实测结果和仿真结果吻合程度较高。本研究可为柔性底盘转向驱动力矩的估算和装置参数的优化提供依据。     

抓草机电动助力转向系统的控制与仿真研究

为了改善农用抓草机的转向操纵灵活性、减轻驾驶员的劳动强度,设计了一种适合抓草机的电动助力转向控制策略。根据简化的抓草机电动助力转向物理模型,给出了抓草机电动助力转向系统的数学模型;设计了合适的助力特性曲线,采用PID和直流斩波控制策略对电动机目标电流进行闭环跟踪控制。仿真结果表明:助力特性与所设计的助力特性基本一致,且随着车速提高,转向盘上的转矩也相应增加。设计的控制要求策略既提高了转向的轻便性,又保持了驾驶员的路感,可满足抓草机在转向操作稳定性要求。     

无人驾驶模式下电液复合转向系统高鲁棒性控制策略

针对重型车辆电液复合转向系统（Electro hydraulic hybrid steering system,EHHS）无人驾驶模式下的转向跟踪控制问题,首先建立了考虑EHHS系统参数不确定性及外界干扰影响的转向系统完整非线性动力学模型;然后提出了一种自适应双闭环转向跟踪控制策略,外控制环设计参数自适应率,以有效适应模型参数摄动,采用改进滑模控制计算期望转向力矩,内控制环则利用PI控制转向电机电流,实现对期望转向力矩跟踪;最后利用Matlab/Simulink对EHHS系统模型以及提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,提出的自适应控制可有效缩短EHHS系统转角跟踪阶跃响应反应时间,降低转向轮角度跟踪误差,并保证转角跟踪精度不受系统参数摄动的影响,有效提高了EHHS系统无人驾驶模式下的转向跟踪控制性能。     

电动助力转向系统对汽车操纵稳定性的影响

在电动助力转向系统中引入横摆角速度反馈传感器,建立了包含电动助力转向系统的人-车系统数学模型;经模拟仿真分析,表明该模型在EPS中引入横摆角速度负反馈可以显著改善前轮角阶跃输入下车辆的横摆角速度的瞬态响应;并且EPS助力矩响应曲线上升平稳缓慢,有利于汽车在低附着系数路面高速转向行驶时的操纵,从而提高汽车的行驶安全性。     

基于遗传算法的电动四驱汽车轴间扭矩分配控制策略

为了提高纯电动四轮驱动汽车的整车动力性和行驶稳定性,提出一种通过对汽车前后轴转速差及车轮滑转率实时观测完成轴间扭矩重新分配的控制策略。通过Matlab/Simulink构建了整车动力学模型,并设计了基于遗传算法(GA)和PID控制的轴间扭矩分配控制系统,分别在低附着均一路面、对接路面对整车加速性能进行了仿真分析。对该轴间扭矩控制系统进行软硬件设计,并对开发的控制器进行了道路试验。结果显示运用该控制器及控制策略能较好地跟随实时路况,使车辆动力性和行驶稳定性得到提升,试验结果也验证了控制系统的有效性。