电驱动高地隙车辆滑转率控制研究

发布时间：2020-04-02 00:35

【摘要】：农业作业轮式机械的作业环境与汽车相比,其环境更为复杂、路面参数变化大,所以驱动控制更为复杂。对于高地隙车辆,其主要用于中耕,车轮行走在植物行间,需要保证其防过度滑转的能力,则必须对滑转率进行控制。就目前研究而言,四轮独立驱动车辆一般采用门限控制方式,对路面进行粗略划分等级,然而会导致车辆无法在各种工况下保证滑转率的最佳控制效果。针对该问题,本文提出了通过试验对路面的峰值附着系数进行估算,再使用估算的峰值附着系数对车轮的目标滑转率进行估计,保证高地隙车辆在作业时的稳定性。本文的主要研究成果及结论如下:(1)附着系数估算理论。首先基于理论分析法,对弹性轮胎和地面的动力学进行了分析,假设了轮胎为刚性轮胎,并且建立了路面和车轮的受力模型。根据模型,通过滑模变算法对轮胎力进行了观测,得出了轮胎力的观测模型,本文提出了两种方案:递归最小二乘法和简化公式法,分别对附着系数进行估算,得到路面的峰值附着系数及其对应的滑转率。(2)硬件电路及软件设计。首先介绍了硬件及其电路,主要包括控制器电路、执行器电路和传感器电路。再者对PLC编程、GPS采集编程以及组态编程进行了介绍,使得硬件能够通过软件互相传输数据。(3)驱动控制策略设计。首先对整体控制进行全局设计,根据第二章估计的附着系数,通过门限控制分别出车辆的路面情况,并且在达到驱动控制要求时,开始使用驱动控制程序。其中驱动控制程序主要包括基于滑模变结构控制和基于增量式PI控制,提高了车辆在均一路面和分离路面上的行驶稳定性。(4)实际路面驱动控制试验。实际路面主要包括:均一路面、分离路面。实际路面试验包括:未使用控制策略、采用滑模控制策略、采用增量式PI控制策略。通过使用估算出的路面附着系数,分别使用3种控制方式对2种路面进行测试,测试其滑转率、驱动力、车辆行驶速度、直线行驶能力。从结果可以看出采用控制策略能够有效的稳定车轮的滑转率,滑模控制控制效果易波动但是趋近目标值,而增量式PI控制稳定但1-3%偏离目标值。在分离路面中,滑模控制要优于增量式PI控制。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S220

【参考文献】