拖拉机液压悬挂控制技术的发展研究

分析拖拉机液压悬挂的主要控制方法与控制算法,详细介绍国外先进电控液压悬挂控制系统,阐述液压悬挂控制技术的发展趋势。指出机电液一体化是液压悬挂的发展方向,综合控制方式、智能控制算法、CAN总线传输技术与基于虚拟技术的多参数显示与操作面板是现阶段的研究课题,为我国拖拉机液压悬挂控制技术研究提出建议。     

电动拖拉机CAN总线通信网络系统设计

随着机电一体化技术的发展,电动拖拉机对整车控制系统的实时性和稳定性有了越来越高的要求,因此通信网络系统的研究成为关键技术之一。为此,以小型电动拖拉机为研究对象,进行了基于CAN总线通信网络系统的设计。首先,根据电动拖拉机整车控制系统组成,设计通信网络节点并进行功能定义,在ISO11783协议的基础上,根据电动拖拉机实际通信需求,改进并制定了CAN总线网络通讯协议;其次,基于MC9S12XS128MAL型单片机搭建CAN总线通信网络系统试验平台并完成软件设计;最后,通过系统性能测试验证了通信网络系统可以满足实时性、准确性和稳定性的要求。     

电动拖拉机CAN通信网络设计及硬件在环测试

针对由于电动拖拉机控制系统的改变,拖拉机传统布线难以满足各电子控制单元之间的信息共享等问题,以功率分汇流式电动拖拉机CAN通信系统设计为例,基于SAEJ1939协议设计了CAN通信网络系统。分析比较了4种拓扑结构的优缺点,采用高、低速CAN通信网络系统构建了整机CAN网络结构。基于SAEJ1939协议,结合电动拖拉机结构及其作业工况特点制定了整机CAN通信网络协议。基于d SPACE硬件在环仿真平台和CANoe软件进行了CAN通信网络硬件在环测试试验。结果表明:功率分汇流式电动拖拉机CAN通信网络系统报文发送接收正常,测试模拟过程中没有出现错误帧,通信效果良好,系统稳定可靠;通信网络理论负载率理论计算结果与测试结果基本一致,验证了CAN网络系统的实时性和可靠性。     

智能控制技术在履带式拖拉机上的应用研究

为解决履带式拖拉机控制系统智能化程度不高、动力不足、环境适应能力不强的问题,针对其智能化控制系统进行了设计和改进。拖拉机采用分布控制管理系统进行控制,采用CAN总线实现通信,主要组成为总控制器、变速器控制、换挡/离合、油门控制器、转向控制器和悬挂控制器。通过对其履带式驱动桥进行改进,包括采用行星式转向机构和液压系统进行控制,提高了履带式拖拉机的动力和性能。实验室和田间试验结果表明:履带式拖拉机的控制系统可完成对拖拉机的智能控制,保证了其稳定行驶,能够满足拖拉机的设计和性能要求。     

拖拉机悬挂模糊控制系统研究

介绍了拖拉机悬挂模糊控制系统、原理及结构图以及模糊控制算法的实现。利用MATLAB建立了拖拉机悬挂模糊控制系统仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,拖拉机悬挂模糊控制系统的超调量及调整时间比PID控制系统小,说明模糊控制用于拖拉机悬挂系统的力位调节控制是合适的。     

拖拉机悬挂模糊控制的研究

介绍了拖拉机悬挂模糊控制系统结构及原理图以及模糊控制算法的实现,并利用MATLAB建立了拖拉机悬挂模糊控制系统仿真模型并进行了仿真,结果表明模糊控制用于拖拉机悬挂系统的控制是合适的。     

基于SimulationX的拖拉机滑转率控制研究

介绍了国内外拖拉机电控液压悬挂系统的发展现状和农具耕深控制方法,提出了基于拖拉机悬挂位置控制的滑转率系统,并阐述了拖拉机液压悬挂系统结构与该控制系统的工作原理。在SimulationX软件中建立悬挂机构的物理模型和液压系统模型,基于该物理模型对农具耕深值和悬挂外提升臂转角关系进行分析,以便通过控制悬挂外提升臂转角控制农具耕深,并采用PID控制策略对所建立的液压悬挂系统进行控制仿真。结果表明:该控制系统具有可行性,并且在保持农具耕作深度的基础上兼顾了拖拉机的滑转率,有利于提高拖拉机液压悬挂的控制水平和改善拖拉机的耕作效率。     

基于半实物仿真的丘陵山地拖拉机电液悬挂控制试验

针对丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统田间试验困难、可重复性差等问题,基于半实物仿真技术开展电液悬挂控制系统试验研究。首先通过对试验拖拉机和悬挂作业装置进行受力分析,建立了丘陵山地拖拉机整机动力学模型、铧犁体的土壤阻力模型和拖拉机悬挂装置动力学模型。然后对丘陵山地拖拉机电液悬挂系统横向仿形控制、位控制、牵引力控制以及力位综合控制的系统原理进行了分析,设计了丘陵山地拖拉机电液悬挂模糊PID控制器。之后搭建拖拉机电液悬挂控制系统半实物仿真试验平台,开发电液悬挂控制系统,开展电液悬挂系统仿地形控制、力控制、位控制和力位综合控制等试验,对比分析模糊PID控制和经典PID控制方法性能。试验结果表明,模糊PID控制性能较好：在位置控制模式下,模糊PID控制无超调,控制系统响应时间为0.6s,较经典PID控制提高约33.3%;耕深控制系统稳态误差约为0.05cm,较经典PID控制降低约50%;在力控制模式下,模糊PID控制耕深的跟随误差最大值为0.38cm,标准差为0.17cm,较经典PID控制分别下降了64.5%、39.3%,验证了所开发的电液悬挂控制系统的有效性。     

拖拉机电液悬挂系统及控制技术

针对传统拖拉机机械式三点悬挂的功能局限性问题，采用智能控制技术，实现了电液系统的信息集成，特别是对于负载传感液压系统及控制器研制了新的技术方案，通过建模与仿真，提出了基于CAN通讯的设计方法，研制了控制面板、控制器、传感器、液压系统和悬挂机构，经试验验证，实现了拖拉机悬挂系统优化提升，特别适合拖拉机的复合农田作业。      

拖拉机液压悬挂机构自动控制系统

在原拖拉机半分置式液压悬挂机构中改进设计了自动控制系统.分别阐述了自动控制系统的组成、工作原理、土壤阻力传感器、农具提升高度传感器、主控制阀位移传感器信号的测取与处理以及单片机控制的实现.控制系统试验表明,拖拉机液压悬挂系统的自动控制是有效的.     

拖拉机电液悬挂系统中CAN总线智能节点研究

针对用插装阀组成的拖拉机电液悬挂系统,给出了基于CAN总线的悬挂控制方案,主要包括悬挂子系统ECU、2个智能节点。智能节点的设计以LPC2119芯片为核心,具有硬件简单、封装小巧、软件模块化强的特点。试验表明,该节点能很好地满足悬挂系统的工作要求。     

基于推杆电动机的拖拉机液压悬挂控制系统

设计的拖拉机液压悬挂自动控制系统包括推杆电动机、传动机构和控制单元ECU等。控制单元ECU实时接收上位机决策控制指令,控制推杆电动机驱动拖拉机液压悬挂的提升器,调整作业机具至适宜的位置。设计了双阈值斜坡启动和反馈PI算法相结合的PWM电动机控制方法,启动阶段以前馈斜坡输入控制为主,使推杆电动机可以平稳且快速地启动;主体运行阶段以PI反馈控制为主,以提高控制速度和精度。采用C语言实现整个控制系统编程,包括电动机反馈信号的AD转换采集、电动机的PID控制、上下位机的CAN通讯以及串口通讯等内容。试验测试结果表明,前馈斜坡启动方式可以较好地避免电动机启动时的瞬间冲击电流;当死区阈值设置为10(AD)时,最大误差范围为±11(AD),体现在推杆电动机上的行程误差为±0.26 mm,满足拖拉机液压悬挂系统的自动操纵控制要求。     

丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统研究

针对丘陵山地拖拉机作业地形复杂,传统电液悬挂控制系统地形适应性差的问题,设计了一套横向姿态可调的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统。根据丘陵山地拖拉机仿形控制作业需求,在传统悬挂结构基础上加装一个液压驱动旋转装置,设计了一种仿形悬挂机构,基于液压多点动力输出技术设计了带有负载反馈的闭心式液压控制系统,并提出了一种基于带死区的经典PID算法的控制方法。通过对阀控非对称液压缸工作原理的分析,建立了其数学模型并推导出仿形控制系统的传递函数,运用Matlab/Simulink建立了电液悬挂仿形控制系统的动力学模型并进行了仿真分析,仿真结果表明,系统在0°~11°阶跃信号的作用下,调整时间约为0.4s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.1°,稳态误差约为0.1°,仿真结果验证了该控制算法的有效性。通过对传统拖拉机的液压悬挂装置进行改装,将原来的手柄操纵式液压悬挂装置改装成带有虚拟终端的电液悬挂控制系统,搭建了仿形控制试验台并进行了室内台架试验,试验结果表明,系统调整时间约为2.2s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.2°,稳态误差约为0.2°,在系统允许误差（0.5°）范围内,试验结果验证了所设计的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统调节的快速性与稳定性,满足拖拉机等高线坡地作业需求。     

拖拉机电液悬挂系统动压反馈校正方法研究

针对拖拉机在运输重型悬挂设备时,压力冲击剧烈、拖拉机会产生较大的俯仰运动等问题,提出了在位置控制系统中加入动压反馈校正环节,增加系统阻尼比,来抑制系统压力波动。该动压反馈校正环节利用压力传感器输出信号,经过控制器微分校正后给系统输入,能够在不影响系统动态刚度的前提下,增加系统阻尼比。首先,通过建立拖拉机电液悬挂的运动学模型,分析研究了各杆件间的转角传动比,并建立了拖拉机悬挂系统的动力学模型,利用Matlab编写程序求解液压缸的负载力,建立了液压系统模型,分析了加入动压反馈校正环节后的液压系统阻尼比变化情况,给出了动压反馈参数的确认方法。其次,应用Matlab/Simulink对所建立的模型进行仿真分析,仿真结果表明：在液压系统提升过程中压力变化较大,最大压力达到5.8MPa,校正后的电液悬挂系统压力波动较小,最大压力仅4.0MPa,在液压系统受到干扰力冲击时,原液压系统压力波动范围为2.7MPa,而采用动压反馈校正后的位置控制压力波动范围为1.1MPa,验证了该校正方法能够有效地提高系统阻尼比,抑制压力波动。最后,搭建试验平台进行试验验证,试验结果表明：拖拉机电液悬挂提升过程中未校正系统的提升最大压力为4.6MPa,且压力振荡下降,而校正后的系统最大压力仅3.8MPa,压力较为平缓。冲击干扰试验中原系统的最大压力达到6.5MPa,压力波动范围为6.0MPa,而校正后的系统最大压力仅为4.6MPa,压力波动范围为4.2MPa,相对于原系统锁止工况,压力波动范围降低了30%。本文提出的拖拉机电液悬挂动压反馈校正方法,可以很好地抑制拖拉机电液悬挂液压缸压力波动,从而达到保护农机具,降低俯仰运动,提高驾驶员舒适性的目的。     

拖拉机耕深模糊PID自动控制策略研究

为获得良好的拖拉机耕深均匀性、提高电液悬挂系统的控制精度,提出了一种耕深模糊PID自动控制策略。首先,介绍了系统的工作原理,并将加权系数应用于拖拉机力位综合控制的分析中,建立了系统各元件的数学模型;然后,根据系统的工作特性及耕深要求,设计了模糊PID控制器;最后,在Simulink中引入有限状态机模块,建立了电液悬挂系统力位综合控制的仿真模型。在相同阻力条件下,分别验证了加权系数取0、0.25、0.5、0.75、1时,控制器的响应效果并与PID控制器进行对比。仿真结果表明:提出的控制策略能更快、更精确地达到耕深设定值,满足了耕深均匀性的要求,为拖拉机电液悬挂系统多参数综合控制的设计提供了参考。     

拖拉机电控悬挂耕深控制系统的应用

介绍一种电控悬挂耕深控制系统在拖拉机上的应用,并介绍了该系统主要电控液压元件的结构特点及工作原理。