基于滑转率的农用拖拉机犁耕控制方法研究

针对农用拖拉机犁耕作业工况,基于现有的电液闭环控制系统,提出了以滑转率为目标的拖拉机犁耕变论域模糊PID自动控制方法。结合拖拉机作业环境,阐明了驱动防滑控制系统的工作原理,并探究了滑转率的产生机理,进而设计出论域自动缩放的变论域模糊PID控制器。同时,开展了典型试验地块的田间犁耕试验,结果表明:提出的驱动防滑控制方法合理可行;应用的控制算法降低了系统波动幅度,优势更加明显,能够较好适应复杂多变的耕作环境。本研究对系统的精细控制与滑转率的精确识别均有一定的参考价值,且为未来精耕细作的田间管理模式奠定了理论基础。     

基于AMEsim的拖拉机滑转率自动控制研究

简要分析国内外拖拉机电控液压悬挂及滑转率控制技术的发展现状,指出我国在电控液压悬挂及滑转率控制技术方面的短板。进而提出基于拖拉机耕作位置控制的滑转率自动控制系统,并阐述其组成结构及工作原理。基于AMEsim建立系统仿真模型,提出控制策略并进行仿真分析。经过对响应性、适应性、稳定性进行仿真分析,分析表明,该系统具有可行性,将有利于提高液压悬挂自动控制水平,有利于改善拖拉机部分作业工况下的机耕作效率。     

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。     

拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验

从拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统原理出发,设计了一种以电液比例阀为主控制阀的耕深电液控制系统,建立该系统数学模型,分析其位控制和力控制特性,并进行了试验验证.试验结果表明:采用耕深电液控制系统,其位控制过渡时间为0.65 s,静差为±1.5 cm;力控制调节时间为7.5 s;力位综合控制耕深为20cm时,耕深的波动范围为±1 crn.能够满足农机具田间作业时耕深的控制精度和稳定性要求.     

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。     

拖拉机三点悬挂电液加载系统研究与试验

三点悬挂系统是拖拉机关键工作系统之一。由于田间作业工况的复杂多变，拖拉机三点悬挂液压系统承受较大的随机载荷，容易发生零部件破坏与液压故障等问题，直接影响拖拉机安全及作业效率。基于以上问题，研发了拖拉机三点悬挂电液加载系统，并基于NI Compact-RIO开发了拖拉机加载平台测控仪与上位机测控软件，实现了信号采集与加载控制。利用ARMAX模型进行系统辨识，得到电液系统模型，并与MatLab传递函数辨识箱比较，平均绝对误差降低33.90%,均方误差降低87.36%,均方根误差降低64.45%;基于PID控制方法，上位机以20Hz加载频率将阶梯信号、正弦信号、田间三点悬挂牵引力载荷应用于加载系统进行复现，效果完全可以满足试验台的控制加载要求。试验结果表明：基于ARMAX模型的系统辨识及基于PID的控制方法结合三点悬挂电液加载系统，可将田间三点悬挂牵引力载荷加载复现，为基于田间动态载荷加载的拖拉机三点悬挂零部件与系统可靠性试验提供了平台和方法支撑。     

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。     

拖拉机滑转率无线测试系统的研制

滑转率是拖拉机田间工作性能的重要参数之一,很多场合需要对滑转率进行干预。为此,研制了一种无线实时监测拖拉机滑转率的系统,应用GPS测速技术能够同时测试拖拉机四轮的滑转率。初步试验表明:系统测试精度较高,能够为后续研究打下基础,具有一定的应用价值。     

不同土壤比阻下拖拉机耕深均匀性研究

针对拖拉机跨区作业时系统响应特性和耕深均匀性,以力位综合控制为基础,提出了一种变论域模糊PID控制方法。根据拖拉机耕作特性,阐述了系统工作原理,并对其控制策略进行了分析,设计出变论域模糊PID控制器。借助MatLab/Simulink仿真平台开展了系统响应特性试验,同时结合拖拉机适耕土壤情况,选取土壤比阻均值约为3、4、6N/cm~2的3块典型试验田进行了田间实车试验。结果表明:提出的控制方法响应迅速、灵敏度较高,能较好地满足悬挂系统快速升降的工况需求;同时,加权系数取值对拖拉机耕深均匀性及其调节区间均有较大影响,为加权系数的自调整和多参数联合自动控制的研究奠定了基础。     

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。     

拖拉机作业机组仿真试验台及其综合控制研究

文中以拖拉机牵引作业机组为原型研制了拖拉机作业机组仿真试验台 ,用于拖拉机及其机组的智能化控制研究。并利用该物理模型进行了拖拉机作业机组的发动机负荷率、滑转率、作业阻力三参数的综合控制研究。研究结果表明该仿真试验台是研究开发拖拉机智能控制系统的有力工具 ,所开发出的控制系统对开发机载控制系统有参考价值     

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.     

小四轮拖拉机驱动轮附加配重研究

附加配重是为提高8.8～11kW小四轮拖拉机旱地犁耕作业时附着性能而设计的。对在驱动轮附回配重进行了计算分析，并在休闲地中进行了牵引性能对比试验。结果表明，安装附加配重后拖拉机的牵引功率提高了35.4％．牵引效率提高了35.4％，滑转率在20％以下时，挂钩牵引力达3550N，可满足土壤比阻在56kPa以下的旱地犁耕需要，为小型轮式拖拉机广泛用于农田作业提供一条新的途径。     

基于阿克曼转向原理的滑转率测量方法与试验

拖拉机作业时滑转率过高会降低作业效率,准确监滑转率具有重要意义。针对基于最小轮速的滑转率测量方法在转向工况下失效的问题,提出一种基于阿克曼转向原理的滑转率测量方法。通过建立转向时的滑转率测量模型,得到滑转率与理论车速、右前轮车速、右前轮转向角的关系。基于约翰迪尔4720型拖拉机设计滑转率测量系统,包括右前轮轮速测量装置,CAN总线解析模块和滑转率计算模块。水泥路面直行工况下滑转率测量试验结果表明,直行工况滑转率的平均值为3.0%。在水泥路面转向工况下,进行目标理论速度分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 m/s的滑转率测量试验。试验结果表明：转向工况滑转率的平均值分别为3.9%、3.4%、3.7%、3.8%、2.9%,处于直行工况的滑转率区间;因此认为此方法可行,为农机田间转向工况滑转率测量提供支撑。     

纯电动拖拉机动力系统设计及性能分析

针对传统燃油拖拉机油耗高、污染大、变速器结构复杂、底盘布置柔性化差等缺点,提出一种纯电动拖拉机动力系统传递方案。基于东方红—200P型拖拉机,通过理论计算对牵引电动机、变速器、动力电池组等主要部件完成选型,并在充分考虑滑转率影响下分析了选型后纯电动拖拉机作业性能。结果表明,所设计纯电动拖拉机能够实现犁耕、运输等多种作业工况,在整个驱动力范围内,滑转率控制在0.028~0.122之间,处于理想范围,犁耕作业速度在6km/h时的作业时间为5.7h,满足设计要求。     

力位综合度系数的仿真及分析——基于BP神经网络

为解决拖拉机电液悬挂系统的力位综合控制问题,提出了综合度系数的概念,采用BP神经网络建立了综合度系数模型,并应用Matlab对其进行了仿真试验。试验结果表明,该方法可行,为拖拉机电液悬挂系统的力位综合控制的实施提供了理论指导。     

拖拉机滑转率实时测量中的车速测量方法

拖拉机只有工作在容许滑转率条件下才能充分发挥自身的驱动能力,保证较高的牵引效率和工作效率.为了使作业人员能够及时获得滑转率信息,以保证拖拉机工作在容许滑转率附近,必须对拖拉机滑转率进行实时测量,而车身速度的实时与准确测量则是拖拉机滑转率测量的关键.传统的采用五轮仪测量拖拉机车身速度的方法只适用于测试实验系统,而不适合控制系统.为此,针对滑转率测量要求和拖拉机的复杂工作环境,介绍了车速的实时测量方法以及相应的测量原理和测量过程.在此基础上,对各种测量方法的实用性进行了分析,以期对相关领域的工作人员在以后的研究工作和实际应用中有所帮助.     

拖拉机田间滑转率测定的理论探讨

拖拉机田间滑转率测定的理论探讨北京市农机鉴定站张京开１、坚实硬质路面滑转率的测定ＧＢ／Ｔ３８７１．９—９３《农业轮式和履带拖拉机试验方法第９部分牵引功率试验》中给出了坚实硬质路面上滑转率的计算公式为：式中：δ─—拖拉机驱动滑动率，％；ｎ０─—拖拉机以...     

高地隙四轮驱动喷雾机防滑系统控制仿真与试验

建立了高地隙四轮驱动喷雾机底盘工作过程中的运动模型,以相对滑转率为控制目标,提出了一种基于模糊控制的防滑控制系统。设计了防滑控制器,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,构建了防滑电液系统试验装置,进行了模拟试验,结果表明高地隙四轮驱动喷雾机的电液防滑控制系统效果良好,控制响应时间1.85s,精度达到97.3%。