农用拖拉机后悬挂液压系统的控制研究

发布时间：2017-09-01 11:03

  本文关键词：农用拖拉机后悬挂液压系统的控制研究

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【摘要】：拖拉机后悬挂液压系统控制着悬挂农具的升降,是保证机组作业质量的关键。拖拉机机组在进行田间作业时,往往会面临着各种复杂的作业环境,作业工况复杂多变,动力学问题复杂,有很多不确定因素,此外,拖拉机后悬挂液压系统的惯性大、响应滞后、非线性等问题加大了建立精确数学模型的难度,依靠数学模型和古典控制理论或建立状态方程的近代控制理论来研究拖拉机后悬挂液压系统的综合控制将会十分复杂。本文以典型的拖拉机犁耕机组为例应用模糊PID控制理论,对拖拉机后悬挂液压系统的综合控制以及对外界干扰的最优适应控制问题进行探讨,改善拖拉机后悬挂液压系统的控制方式,以达到提高拖拉机生产效率、作业质量和燃油经济性、减轻驾驶员操作强度的目的。论文首先对拖拉机后悬挂液压系统进行了分析,建立了AMESim仿真模型。在对拖拉机田间作业时的受力情况进行分析的基础上,建立了土壤阻力模型,得到拖拉机牵引阻力和耕作深度的关系。从拖拉机发动机牵引效率曲线出发,确定了拖拉机最高牵引效率的牵引力范围。根据当前拖拉机后悬挂液压系统控制技术的研究,设计了后悬挂液压系统的模糊PID控制器,并与力位综合调节耕深控制方法相结合,建立了模糊PID的力位综合控制系统。运用AMESim和MATLAB联合仿真的方式对控制系统的性能进行了仿真分析。为了兼顾拖拉机的工作质量和牵引效率,提高拖拉机对复杂的工作环境的适应能力,本文设计了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统,在复杂多变的工作环境中,能够保护拖拉机机组,保证拖拉机耕作质量的同时使拖拉机达到最高的牵引效率,减少燃油的浪费。通过仿真,证明了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统的可行性,并且具有更强的环境适应能力,减少了驾驶员的操作强度。
【关键词】：拖拉机后悬挂系统 耕深控制 模糊PID控制 联合仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219.03
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 拖拉机后悬挂液压系统11-13
• 1.2.1 传统拖拉机后悬挂液压系统11-12
• 1.2.2 现代拖拉机后悬挂液压系统12-13
• 1.3 悬挂液压系统的研究与发展趋势13-18
• 1.3.1 国外拖拉机后悬挂液压系统研究动态14-15
• 1.3.2 国内拖拉机后悬挂液压系统研究动态15-18
• 1.4 本课题研究意义及研究内容18-19
• 第2章 后悬挂液压系统分析及仿真19-42
• 2.1 拖拉机后悬挂液压系统分析19-21
• 2.2 拖拉机后悬挂液压系统仿真模型的建立21-39
• 2.2.1 犁深控制阀介绍21-23
• 2.2.2 犁深控制阀仿真模型的建立23-34
• 2.2.3 负载敏感泵仿真模型的建立34-37
• 2.2.4 拖拉机后悬挂液压系统仿真模型37-39
• 2.3 后悬挂液压系统非线性分析39-41
• 2.3.1 死区特性对系统控制的影响39-40
• 2.3.2 死区的补偿40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第3章 后悬挂机组受力分析及数学模型42-49
• 3.1 后悬挂机组受力分析42-43
• 3.2 拖拉机牵引特性43-45
• 3.2.1 拖拉机牵引效率44
• 3.2.2 牵引效率变化规律44-45
• 3.3 土壤阻力模型的建立45-46
• 3.4 拖拉机后悬挂工作阻力仿真模型的建立46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 后悬挂液压系统控制方案设计49-72
• 4.1 后悬挂液压系统耕深调节方式49-52
• 4.2 基于综合比例系数的力位综合调节方法52-54
• 4.3 后悬挂液压系统控制策略的选择54-62
• 4.3.1 PID控制技术54-56
• 4.3.2 模糊控制技术56-58
• 4.3.3 模糊PID控制技术58-61
• 4.3.4 后悬挂液压系统控制策略的确定61-62
• 4.4 基于模糊PID控制的力位综合控制方法62-71
• 4.4.1 耕深模糊PID控制方案62-63
• 4.4.2 输入量与输出量的模糊化63-65
• 4.4.3 输入量与输出量模糊子集的建立65-66
• 4.4.4 模糊控制规则的确定66-67
• 4.4.5 模糊控制器的编辑67-69
• 4.4.6 模糊PID控制器在SIMULINK中的实现69-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第5章 力位综合调节方法控制性能研究72-88
• 5.1 仿真方法简介72-73
• 5.2 力位综合调节的后悬挂液压系统仿真模型73-75
• 5.3 联合仿真模型的建立75-77
• 5.4 力位综合调节方法控制性能仿真77-87
• 5.4.1 定综合比例系数的仿真77-80
• 5.4.2 综合比例系数的自动调节80-87
• 5.5 本章小结87-88
• 结论88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果93-94
• 致谢94

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