拖拉机犁耕阻力信号在室内仿真中的复现

犁耕阻力信号的无失真复现是拖拉机悬挂系统室内仿真中的重要环节。由于模拟加载器部分(由恒值力加载和交变力加载组成)的频宽较低,给信号的复现带来一定的困难。本文在获得田间犁耕阻力信号的前提下,运用系统辨识、参数优化及数字仿真技术,在现有的拖拉机液压悬挂系统仿真试验台上对加载器进行了研究,解决了田间信号的室内复现问题。     

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。     

重型拖拉机电液悬挂比例控制器设计

设计了一种基于飞思卡尔MC9S12XS128型微处理器的电液悬挂比例控制器。根据重型拖拉机电液悬挂系统控制要求,在分析现有重型拖拉机电液悬挂比例控制器的结构、类型和特点的基础上,确定了比例控制器的整体设计方案,在CodeWarrior环境下完成软件程序设计,采用PID控制算法实现对拖拉机作业机组的位控制、牵引力控制和力位综合控制。以重型拖拉机电液悬挂系统为试验平台,对所设计的电液悬挂比例控制器进行了田间试验,牵引力和耕深控制的过渡时间分别为3.89s和0.81s。结果表明：比例控制器对重型拖拉机悬挂装置的综合控制具有响应快、精度高、稳定性强等特点,在保证拖拉机平顺性和作业质量的同时,提高了作业效率,降低了拖拉机驾驶员的劳动强度。     

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。     

拖拉机液压悬挂系统故障及排除

拖拉机是通过液压悬挂系统来控制所连接的农机具.液压悬挂系统由液压部分、悬挂部分和操纵部分组成.液压部分包括油泵、分配器和油缸等部件.悬挂部分包括上拉杆、斜拉杆和下拉杆等部件.拖拉机通常采用三点悬挂的形式操纵农用机具.具体形式是上拉杆和下拉杆的前端与拖拉机铰接,后端与农具铰接.农具通过下拉杆得到拖拉机的牵引力,通过操纵机构控制液压部分的升降,以便拖拉机悬挂农具进行田间作业、转移或运输.拖拉机在悬挂农具工作时,液压悬挂系统常常会出现以下几个故障,需要分析原因,加以排除.     

拖拉机作业工况参数检测系统研究

拖拉机田间作业工况参数实时、同步、适宜频率的采集对于可靠性分析与优化具有重要意义。本文设计了基于NI-C DAQ控制器的拖拉机作业工况参数检测系统,对所需传感器进行了选型、设计及安装,并结合LabVIEW平台开发了检测软件和远程监控平台。该系统由传感器、数据采集控制器和数据采集监测平台组成,可实现对发动机、车轮/桥、悬挂系统和机具等多种机构的参数测取。此外,该系统可通过便携式触摸屏远程控制和实时监测。为了验证检测系统的准确性和稳定性,开展了信号误差测试和典型参数田间试验。信号误差测试结果表明,各类信号的采集误差、丢包率以及初始误差均能满足参数检测系统的要求。在田间测试中,拖拉机车轮速度和实际速度测量值的最大相对误差为3.1%;悬挂系统水平牵引力的计算值与测量值的最大相对误差为4.5%;根据测取的车轮加速度,辨识田间作业地面类型的准确率为96%;根据悬挂位置拟合耕作深度的决定系数R2为0.99156。最后,开展了检测系统田间作业24h连续运行试验,该系统能始终保持运行稳定与数据准确。开发的拖拉机作业工况信息检测系统相比于同类系统,采集的参数更多,操作更为方便,可为可靠性分析与优化提供有效的数据测取依据。     

三点悬挂系统早期在拖拉机上的应用

介绍了三点悬挂系统的发展历史和在拖拉机上的应用情况,对早期的三点悬挂系统的构造、田间作业的使用状况及液压系统都做了详细的说明,肯定了三点悬挂系统对拖拉机发展的重要性。     

拖拉机耕深控制方法分析与试验研究

针对拖拉机犁耕作业工况,基于现有的电液悬挂闭环控制系统,提出了以位置调节为主线、滑转率自动开关控制为辅的联合控制方法。结合拖拉机田间犁耕作业环境,阐明了电液悬挂闭环控制系统的工作机理,设计出控制精度较高的模糊PID控制器。同时,开展了典型试验地块的田间犁耕试验,将试验数据导入MatLab软件中形成不同调节方式下的对比曲线,并分析工作过程中耕深、滑转率和牵引力的变化。试验结果表明:提出的联合控制方法能满足实际工作的农艺要求,在保证犁耕耕作质量的同时,亦使发动机负荷稳定性良好,对进一步的精细控制研究提供了参考。     

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。      

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。     

计算机液控比例伺服加载悬挂试验台的研究

通过一种新型的计算机液控比例伺服加载悬挂试验台对农业拖拉机后置三点悬挂装置的提升能力进行测试,该系统负荷控制采用计算机数字PID电液比例反馈控制,满足试验的要求,且同步完成试验数据采集、报告的编制打印及存储。其具有较高的测量精度和效率,且操作简便,是拖拉机后置三点悬挂系统性能指标评价和测试的理想试验装置。     

拖拉机电液悬挂控制器的研制——基于ARM7和μC/OS-Ⅱ

液压悬挂系统是拖拉机作业机组的一个重要的子系统.为此,基于已完成电液控制改装的铁牛654拖拉机,研制了一个以集成ARM7内核的LPC2292芯片为控制核心,同时应用了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的拖拉机电液悬挂控制器.同时,具体地从硬件和软件设计上给出了该控制器的设计和实现方法.     

基于角度检测的拖拉机悬挂耕深电液监控系统研究

针对长江中下游农业区土壤黏重潮湿、机具碾压导致地表平整度差、耕作时耕深不稳定等问题,提出了一种基于拖拉机车身俯仰角与悬挂装置提升臂转角的耕深监控方法。首先,对旋耕作业机组姿态进行分析,确定了耕深与角度之间的几何关系,建立了耕深控制模型,并利用角位移传感器和倾角传感器分别测量提升臂转角和拖拉机车身俯仰角的变化,从而间接确定耕深;然后设计了耕深电液监控系统,该系统可预设耕深和实时显示耕深;最后,选用Simulink软件通过仿真对耕深电液监控系统进行响应速度检验,仿真结果显示,系统能在0.6s达到稳定状态,满足耕深控制要求。进行了耕深自动监控系统准确性试验,结果表明,系统能检测因倾仰导致的三点悬挂下拉杆悬挂点高度的变化量,调控高度稳定在设定值,验证了系统的准确性。为检验耕深电液监控系统田间作业性能,选择所设计的电液监控系统与原机械调节系统进行了对比试验,结果表明,利用电液监控系统进行旋耕作业时,其在各工况中耕深稳定性变异系数不超过4.28%,耕深标准差和耕深稳定性变异系数均低于机械调节系统。     

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。     

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。     

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。     

拖拉机液压悬挂系统故障分析与正确使用

液压悬挂系统主要部件技术状态的好坏,对拖拉机田间作业影响很大。对拖拉机液压悬挂系统主要部件的常见故障进行了分析,提出了预防故障在使用上应注意的事项。     

拖拉机作业载荷数据平台设计与旋耕作业质量预测

针对拖拉机田间试验数据不足、机组作业质量无法实时评估与准确预测的问题,设计了涵盖多参数、多工况的车载测试终端,构建了全国范围的田间作业试验拖拉机作业载荷数据平台系统,以获取拖拉机各关键零部件的田间作业载荷数据。在此基础上,研究了准确预测、评价拖拉机田间旋耕作业质量的智能算法,为产品研发、性能预测以及作业评估提供全面的基础数据与可靠的预测结果。基于农业大数据,融合BP神经网络与遗传算法对数据平台基础作业载荷进行分类挖掘,预测评价了拖拉机田间旋耕作业质量,结果表明,基于遗传算法的神经网络预测精度高达96.77%,均方根误差(RMSE)小于0.01,说明拖拉机作业载荷数据平台的基于遗传算法的神经网络预测模型可准确预测评价拖拉机田间旋耕工况的作业质量。     

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。     

中型拖拉机液压悬挂系统的正确使用

在拖拉机上，用液压提升并操纵农具的整套装置叫做拖拉机液压悬挂系统，主要有操纵农机具的升降、控制农机具的耕作深度、控制农机具的下降或入土速度、液压输出等功用。拖拉机的使用过程中，必须重视液压系统的正确使用，避免错误操作引起拖拉机液压系统及其零部件的损坏，以充分发挥拖拉机的效能，更好地为农业生产服务。