小型自走式搬运车设计及其恒速控制系统研究

发布时间：2020-06-05 20:45

【摘要】：我国丘陵山区道路崎岖狭窄、坡度大,现有农用运输机械无法深入田间小道进行作业且安全性极低。丘陵山区种植业在田地至主干道之间的运输工作中需要投入大量劳动力,因此其农业生产成本也随之高涨。口前丘陵山区田间道路上使用的机动搬运机械存在安全性差、操控性能差、搬运效率低等问题。在农业集约化、专业化发展的情况下,丘陵山区亟需高安全性的田间道路搬运机械。针对这一问题,本文以安全性、适应性及经济性为主,研发了一款速度恒定的小型自走式搬运车。为此开展了如下工作：①通过对丘陵山区种植园区路况及机械使用状况的调查,确定田间道路小型搬运车的基本结构。围绕操控性、动力性、灵活性、工作效率等设计目标,对搬运车的制动系统、转向系统、车身等结构进行了详细设计。依据上述各子系统的结构参数,运用建模软件建立搬运车三维模型,并进行了运动部件的干涉校核。在此基础上,制作了样机进行田间道路的行走测试。结果表明,设计的自走式田间道路搬运车在操作上简便快捷,在转向等各种动作的完成上能够较好的适应丘陵山区工作环境,运输效率得到大幅度的提高。②对整车恒速行走控制软硬件系统进行了研究。阐述了直流无刷电机的直接转矩的控制原理,并建立其数学模型。采用NI-Multisim软件对控制器硬件电路进行设计,包括D/A转换电路、车速检测电路、能耗减速电路等。运用NI-Multisim的仿真模块对电路进行仿真分析,检验电路合理性并优化。依据整车运行控制策略设计了控制流程,使用MPLAB软件依据流程编写程序,并对程序进行在线调试。结果表明,所设计的恒速控制程序能够平稳运行。③详细分析了整车恒速控制策略并进行了仿真分析,选择模糊PI控制算法作为恒速控制的基本策略,选择PID控制算法与模糊PI控制算法进行恒速控制策略比较。定义模糊PI控制规则及其隶属度。运用Simulink软件,对整车驱动系统进行仿真。通过加减负载模拟上、下坡工况,对整车阻力进行陡增、陡降变化,得出不同控制算法对整车恒速控制的影响情况,对比优选。结果表明,模糊PI控制相比普通PID控制,响应速度较为接近,但超凋量更小,引起的速度波动更小。通过Simulink仿真得出模糊PI控制的参数变量具体输出值。④制作整车控制器并进行实车恒速控制性测试,并对参数变量进行在线微调。采用NIUSB6361采集卡采集速度脉冲并进行分析。测试结果表明搬运车能够稳定地恒速行驶,在15。的上坡、下坡路段速度稳定速度变化率不超过10%,速度稳定时间低于0.5s。实车试验表明,搬运车操控简便,操作人员在急弯、陡坡等复杂路况均能掌控自如。
【图文】：

搬运车,实体

逡逑如图３－７邋（ａ）所示，驱动系统由两个带永磁无刷直流轮毂电机的车轮做驱动轮，两轮毂逡逑电机三相电路分别与其控制器相连，这样两轮毂电机可以独立驱动，实现承重、驱动和差速逡逑等功能。转向桥由左右转向轮、左右转向羊角和左右转向横拉杆等组成，实现承重和转向等逡逑功能。转向机构由转向手柄、转向柱和转向摇臂等组成，行进中通过转向柱带动转向摇臂摆逡逑动，实现转向。控制面板上的显示屏显示车辆实时车速和蓄电池荷电状态。使用操控平台上逡逑的电源开关控制车辆的总电源，使用操控平台前进倒退开关控制行驶方向，使用调速^u关调逡逑节车速的大小等。整车控制器可以使车辆在行驶中保持恒定速度。逡逑如图３－７邋（ｂ）所示，，将电源开关拨至开一侧，将前进倒退开关拨至前（后）一侧，将调逡逑速开关调到某一个位置，此时转向柱、手柄和控制面板处于图（ａ）中初始位置ＩＩ时，四个逡逑碟式制动器处于制动

曲线,笛卡尔积,隶属度值,规则表

ＡＫｐ、ＡＫｉ随属度分别为Ｐ＂。Ｄ洲】］和［谓仙１。然后根据两个笛卡尔积和模逡逑［ＰＩＯ邋Ｐｌｌ邋Ｊ邋［７１０邋／ＩＩ逡逑糊规则表可得出Ｚ＼／ｐ、ＡＫｉ的和隶属度值。逡逑隶属度曲线如图６－５所不：逡逑５２逡逑
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S229.1

【参考文献】