【摘要】：重型拖拉機(jī)是北方大田作物田間生產(chǎn)作業(yè)中最重要的動(dòng)力機(jī)械。由于田間作業(yè)環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜,且作業(yè)負(fù)載波動(dòng)較大,重型拖拉機(jī)在作業(yè)過(guò)程中極易產(chǎn)生過(guò)大的驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn),既降低了作業(yè)效率也破壞了土壤環(huán)境。重型拖拉機(jī)犁耕作業(yè)時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)是拖拉機(jī)、懸掛機(jī)構(gòu)和土壤的復(fù)雜耦合作用形成的,目前國(guó)內(nèi)針對(duì)滑轉(zhuǎn)率自動(dòng)控制的研究相對(duì)較少。為此,本文面向大田作物的犁耕作業(yè)工況,以重型拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組為研究對(duì)象,在充分了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)重型拖拉機(jī)犁耕作業(yè)滑轉(zhuǎn)率控制方法展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。本文的主要研究工作如下:(1)在查閱了大量文獻(xiàn)與調(diào)研了國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)上,對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外重型拖拉機(jī)電液懸掛控制系統(tǒng)和滑轉(zhuǎn)率控制方法的發(fā)展動(dòng)態(tài)、關(guān)鍵技術(shù)和研究方法,分別從滑轉(zhuǎn)率測(cè)量與識(shí)別方法、系統(tǒng)建模、控制策略與控制方法等方面,總結(jié)了目前基于電液懸掛系統(tǒng)的重型拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率控制中需要解決的主要問(wèn)題,確定了本文的研究?jī)?nèi)容,制定了研究方案技術(shù)路線。(2)以重型拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組為研究對(duì)象,分析了拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組各組成部分之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,完成了懸掛機(jī)構(gòu)、車輪和拖拉機(jī)機(jī)體的受力分析,建立了力平衡和力矩平衡方程;在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上,基于電液懸掛系統(tǒng)定值消擾控制的特點(diǎn),面向田間犁耕作業(yè)工況,建立了適用于滑轉(zhuǎn)率控制的重型拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組非線性動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)其運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析,為后續(xù)精準(zhǔn)的滑轉(zhuǎn)率控制提供了理論基礎(chǔ)。(3)從保證重型拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組牽引效率和考慮農(nóng)藝要求的角度出發(fā),基于重型拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪牽引特性,分析了面向全工況下不同犁耕作業(yè)模式的滑轉(zhuǎn)率控制需求,提出了以滑轉(zhuǎn)率為主要控制目標(biāo)、兼顧耕深均勻性的滑轉(zhuǎn)率綜合控制策略。針對(duì)基于電液懸掛的重型拖拉機(jī)犁耕作業(yè)滑轉(zhuǎn)率控制系統(tǒng)的強(qiáng)非線性特征,采用指數(shù)趨近律設(shè)計(jì)了基于滑模變結(jié)構(gòu)的滑轉(zhuǎn)率非線性控制算法,并基于Matlab/Simulink進(jìn)行了離線仿真分析。(4)針對(duì)重型拖拉機(jī)電液懸掛自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能需求,完成了控制器硬件開(kāi)發(fā)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì),搭建了基于dSPACE的硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試了所開(kāi)發(fā)控制器的性能;在不同的輸入擾動(dòng)和不同控制目標(biāo)下,通過(guò)滑模變結(jié)構(gòu)控制和模糊PID控制的對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證了滑模變結(jié)構(gòu)非線性控制方法的優(yōu)越性和魯棒性。(5)針對(duì)田間實(shí)際作業(yè)工況和拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組的運(yùn)動(dòng)特性,根據(jù)基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的重型拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率控制系統(tǒng)的功能需求,搭建了田間試驗(yàn)平臺(tái),建立了重型拖拉機(jī)犁耕作業(yè)滑轉(zhuǎn)率自動(dòng)控制系統(tǒng),開(kāi)展了田間試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了所提出的滑轉(zhuǎn)率綜合控制策略和滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的有效性。通過(guò)本文研究,考慮了重型拖拉機(jī)作業(yè)機(jī)組田間犁耕作業(yè)的強(qiáng)非線性特征,在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)滑轉(zhuǎn)控制的同時(shí),兼顧了耕深均勻性的農(nóng)藝要求,研究成果對(duì)重型拖拉機(jī)犁耕作業(yè)質(zhì)量提升和節(jié)能降耗具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S219
【圖文】：

Ｍｆｔ邋ａ邋ａ邋／Ｍ邋Ｍ邋１邋ｆｔ邋ＳＩ逡逑ｃ！逡逑［３邋ｄｉ邋ａ邋ｍ邋ｍｓ逡逑１－液壓泵；２、３－控制閥；４－雷達(dá)測(cè)速傳感器；５？車速傳感器；６？牽引力傳感器；７－壓力傳感器；逡逑８－提升液壓缸；９－位置傳感器；１０、１１－控制面板：１２－電控單元；１３－后懸掛；１４？位置傳感器逡逑圖】－１拖拉機(jī)電液懸掛控制系統(tǒng)逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｔｒａｃｔｏｒ邋ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｈｉｔｃｈ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑目前，國(guó)外許多新型中高馬力段的拖拉機(jī)產(chǎn)品都采用電液懸掛控制系統(tǒng)，例如Ｊｏｈｎ邋Ｄｅｅｒｅ、逡逑ＣＡＳＥ、Ｍａｓｓａｙ邋Ｆｅｒｇｕｓｏｎ和ＤＥＵＴＺ等公司的重型拖拉機(jī)都裝備了電液懸掛控制系統(tǒng)，部分典型逡逑機(jī)型如圖１－２所示。逡逑

山東五征集團(tuán)的李瑞川博士在拖拉機(jī)耕深自動(dòng)控制的研宄中，引入土壤比阻來(lái)模擬土壤環(huán)境，研逡逑宄了基于土壤比阻的變權(quán)重系數(shù)自動(dòng)控制方法，增加了拖拉機(jī)在土壤比阻變化差異較大的區(qū)域的逡逑適應(yīng)性，為進(jìn)一步的精準(zhǔn)化控制奠定了基礎(chǔ)如圖１－３所示，中國(guó)一拖集團(tuán)生產(chǎn)的ＹＴＯ－ＬＸ２２０４逡逑系列拖拉機(jī)，可選配大功率電液懸掛控制系統(tǒng)，配備壓入土功能、位調(diào)節(jié)和浮動(dòng)控制等耕深調(diào)節(jié)逡逑方式；ＬＷ４００４無(wú)級(jí)變速重型拖拉機(jī)配備智能控制系統(tǒng)，彌補(bǔ)了我國(guó)大馬力智能化拖拉機(jī)領(lǐng)域的逡逑４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王素玉;劉站;李瑞川;徐繼康;劉延俊;;基于土壤比阻的大功率拖拉機(jī)變權(quán)重力位綜合控制研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2018年02期

2 高旺;;滑模變結(jié)構(gòu)控制在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用[J];化工管理;2017年20期

3 趙廣偉;周華;謝安桓;陳英龍;;基于NI-PXI平臺(tái)的電液比例閥硬件在環(huán)仿真研究[J];液壓與氣動(dòng);2017年05期

4 周志立;劉堯;徐立友;;改進(jìn)自適應(yīng)卡爾曼濾波的拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率估計(jì)[J];河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年04期

5 承鑒;遲瑞娟;賴青青;楊悅靜;毛恩榮;;基于電液懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)主動(dòng)減振控制[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2017年05期

6 羅陸鋒;鄒湘軍;程堂燦;楊自尚;張叢;莫宇達(dá);;采摘機(jī)器人視覺(jué)定位及行為控制的硬件在環(huán)虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2017年04期

7 毛家穩(wěn);周俊;梁洋洋;;電驅(qū)動(dòng)高地隙車輛滑轉(zhuǎn)率滑�？刂蒲芯縖J];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2017年02期

8 鄒yN;;硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)概述[J];價(jià)值工程;2016年35期

9 王奎山;唐明霞;程玉靜;袁春新;;我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2016年21期

10 商高高;謝凌云;季順靜;;拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)耕深自動(dòng)控制策略的研究[J];中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào);2016年07期

本文編號(hào)：2725504