基于轮毂电机驱动的山地林果茶园轮式运输车设计与试验

针对南方丘陵山地林果茶园复杂的地形地貌特点,在集中式电机驱动运输车基础上,开发了以轮毂电机驱动的山地林果茶园运输车;该运输车以36 V铅酸蓄电池为能源,采用双后轮独立驱动方式并具备电子差速转向系统。运输车最大爬坡度、续驶里程试验、差速及制动性能等关键指标性能试验结果显示：运输车满载最大爬坡度为15°,最小转弯半径为2 395 mm,空载和满载状态下以常用车速 20 km/h 行驶时平均里程分别可达 66.97和46.33 km;满载时运输车分别以初速度25、20、15、10 km/h行驶时的紧急制动距离分别为5.83、4.11、2.68、1.57 m,试验值与理论值的最大相对误差为8.2%;运输车还具备良好的差速转向性能。     

轮式拖拉机转向角测量装置的研制与试验

针对轮式拖拉机自动导航中转向角测量及自动控制的需求,研制由非接触式角度传感器为测量元件的轮式拖拉机转向角测量装置.该转向角测量装置由转向角检测机构、数据采集模块及显示终端组成.角度传感器相对车体静止,磁块随前轮转向立柱一起做旋转运动,磁场方向的变化使角度传感器输出不同的电压值,从而测量前轮的转动角度.数据采集模块采用A...     

履带拖拉机行星转向机构的分析

本文对履带式拖拉机的行星转向机构进行了理论分析,并指出在使用和操作中的注意事项.     

非道路动力底盘线控四轮独立转向控制系统研究

我国苜蓿主要生产区为甘肃、宁夏等路况复杂的山地丘陵地带,用于苜蓿收获的非道路动力底盘的行驶灵活性将直接影响其作业性能。为改善其低速工况下的行驶灵活性,基于车辆三自由度动力学模型提出了非道路动力底盘以跟随已知路线前进为目标的多种工况下的分层控制策略,搭建了四轮转向硬件在环实验平台,并进行了仿真实验。实验结果表明:动力底盘模型能够实现轨迹跟随、原地转向及斜向行驶,质心位置最大偏差为0.6 4 1 8 m,中心线方向最大偏差为3.3 0 9 6 rad。开发的控制系统取得较好的半实物仿真效果,为改善非道路动力底盘低速情况下转向灵活性提供了理论基础。     

菱形新概念车转向性能分析

采用线性三轮模型分析了菱形新概念车的转向性能,并推导出转向稳定性因子和横摆角速度增益传递函数.通过8自由度非线性模型的仿真,分析了菱形车的阶跃转向响应特性.仿真结果表明,菱形车在高、低速时具有快速、稳定的转向响应特性.与相关统计数据对比分析表明,采用菱形方式布置车轮除了在低速时具有灵活的转向特性外,高速时具有与传统车轮布置方式相当的动态转向响应特性.     

双单向阀式油气悬挂系统仿真分析

针对目前油气悬挂系统存在的不足,提出了一种新型的双单向阀式油气悬挂系统．介绍了新型油气悬挂系统的结构和工作原理．通过大型工程分析软件ADAMS建立了连通式油气悬挂系统、非独立式油气悬挂系统以及该新型油气悬挂系统的虚拟样机模型．分别针对油气悬挂系统对车辆的转向性能和行驶平顺性的影响进行了详细的对比分析．分析结果表明该新型油气悬挂系统对提高车辆的转向性能和行驶平顺性的综合性能更有利．     

拖拉机电液转向系统的变论域两级模糊PID控制研究

[目的]拖拉机在田间转向过程状态多变且环境恶劣,对转向系统控制精度和算法适应能力要求较高,故研究设计变论域两级模糊PID控制方法在拖拉机电液转向系统上的应用.[方法]在分析了电液转向系统的结构原理的基础上,建立了其主要组成部分数学模型,然后将变论域两级模糊PID方法(VFFPID)引入到控制器设计中,进行蛇形跟随性、转向响应性仿真试验,并同时与模糊PID控制算法(FPID)和基于函数型变论域模糊PID算法(XFPID)作对比分析.[结果]蛇形跟随性试验结果表明:拖拉机电液转向系统在VFFPID的控制下,转向油缸位移最大误差只有±1.43 mm,比FPID降低了49.5％,比XFPID降低了40.7％.响应性试验结果表明:在VFFPID控制下,转向油缸执行响应时间为0.123 1 s,比FPID缩短了17.8％;转向油缸位移平均误差为0.121 9 mm,是XFPID的28.3％.[结论]拖拉机电液转向在VFFPID的控制下油缸位移最大误差、平均误差更小,执行响应时间更短,具有更好的跟随性和控制精度.     

高地隙履带车转向性能试验

针对农作物生长后期田间机械化管理作业需求,设计了一种小型全液压驱动的高地隙履带车。履带车采用两侧马达正反转的方式进行原地转向,为验证设计方案的合理性,使用AMEsim软件和集思宝G970高精度GNSS设备对履带车原地转向性能进行仿真分析和试验。仿真结果表明:在水泥路和砖砌路稳定转向时,两侧马达转速分别为-76 r·min~(-1)和81 r·min~(-1),转速差约为总转速的3.3%,基本可以实现等速正反转。试验结果表明:使用实时差分卫星定位信号可以精确测定履带转向轨迹,在水泥路和砖砌路履带车转向半径均值分别为0.054 m和0.126 m,转向轨迹半径变异系数分别为40.969%和64.899%;圆心距离标准差分别为0.093 m和0.017 m。仿真和履带车试验表明,采用两侧行走马达正反转实现履带车原地转向的方案可行,履带车转向半径较小。     

设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路边随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。     

作物表型信息获取机器人底盘设计与试验

为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1mm,阿克曼转向最小转向半径为1.125mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160mm,单侧跨坑最大深度为160mm。