电驱动高地隙拖拉机驱动力分配研究

发布时间：2020-11-02 07:46

　　 电驱动高地隙拖拉机具有环保、节能和安全等优点,是解决由农业机械所造成的环境污染和能源浪费问题的有效途径之一,成为未来农业机械的重要发展方向。本文在完成对电驱动高地隙拖拉机理论结构设计的基础上,开展了对驱动力分配策略的研究,并进行了相关的数学建模和仿真。针对目前高地隙拖拉机在结构性能方面普遍存在地隙和轮距固定不变、驱动和转向方式单一等缺点,提出四轮独立驱动、四轮独立转向、地隙可调、轮距可调的电驱动高地隙拖拉机结构设计方案。通过对比四种车用电机的性能,确定永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)作为驱动电机,并根据高地隙拖拉机的整车设计参数和动力性能指标,确定驱动电机的额定功率、最大转矩和减速比等参数以及整车的供电模式。对PMSM及其控制系统和车辆动力学进行了理论分析,在Matlab/Simulink中分别建立了PMSM及其控制系统仿真模型、拖拉机纵向动力学仿真模型、车轮及轮胎仿真模型。对PMSM控制系统进行了仿真,其结果表明：采用矢量控制-电流滞环跟踪PWM控制方法,电机转矩响应快,动态精度高,完全满足电动车辆工作的特点。根据驱动力控制系统需要完成的主要功能,提出了四轮独立电驱动高地隙拖拉机驱动力控制系统的分层控制体系,并明确定义了各层控制层所要完成的具体功能。根据四轮转矩分配层的功能目标,在深入分析经济性最优化分配控制思想和驱动防滑控制原理的基础上,制定出简单而有效的经济性分配控制策略和驱动防滑控制(Acceleration Slip Regulation, ASR)策略。开发了四轮独立电驱动高地隙拖拉机驱动力控制系统整体仿真模型,并分别在不同附着系数和分离地面工况下对提出的经济性最优化分配控制和ASR策略进行仿真分析。仿真结果表明：在附着系数为0.8的路面上保持加速踏板开度为12.5%行驶时,采用经济性最优化分配控制模式下,驱动系统效率可提高48%；在附着系数为0.2的路面上保持加速踏板开度为100%行驶时,采用ASR模式下,牵引力可提高79.17%,速度可提高88.51%。这表明基于经济性最优化驱动力分配控制策略可以明显地改善高地隙拖拉机在驱动过程中的经济性,ASR策略则可以有效地提高高地隙拖拉机的牵引性和动力性。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S219
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状概述
        1.2.1 高地隙农用移动平台研究现状
        1.2.2 电动车辆电驱动系统研究现状
        1.2.3 驱动系统能量分配优化技术研究现状
        1.2.4 驱动防滑技术研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 高地隙拖拉机方案设计及部件选型匹配
    2.1 电驱动高地隙拖拉机结构设计方案
    2.2 整车设计参数及动力性能指标
        2.2.1 整车参数
        2.2.2 动力性能指标
    2.3 电驱动系统选型匹配
        2.3.1 驱动电机参数选型
        2.3.2 供电电源模式选择
    2.4 本章小结
第三章 PMSM控制系统研究及车辆动力学分析
    3.1 永磁同步电机控制系统的研究
        3.1.1 PMSM坐标变换和数学模型
            3.1.1.1 PMSM坐标变换
            3.1.1.2 PMSM数学模型
        3.1.2 PMSM矢量控制策略研究
            3.1.2.1 PMSM矢量控制的原理
            3.1.2.2 PMSM矢量控制中电流控制方法
            3.1.2.3 PMSM矢量控制的PWM控制模式
        3.1.3 PMSM矢量控制及其仿真研究
            3.1.3.1 基于MATLB/Simlink的仿真建模
            3.1.3.2 PMSM仿真模型
            3.1.3.3 PMSM矢量控制仿真分析
    3.2 车辆动力学分析
        3.2.1 车辆行驶阻力
        3.2.2 车辆纵向运动模型
        3.2.3 车轮及轮胎模型分析
    3.3 本章小结
第四章 四轮驱动力分配控制方法研究
    4.1 驱动力控制系统总体设计
    4.2 经济性优化分配控制
        4.2.1 优化分配基本思想
        4.2.2 优化分配数学模型
        4.2.3 优化分配系数分布
    4.3 驱动防滑控制
        4.3.1 驱动防滑控制原理
        4.3.2 驱动防滑控制策略
    4.4 本章小结
第五章 驱动力分配工况仿真分析
    5.1 驱动力控制系统整体仿真模型开发
    5.2 经济性控制仿真分析
    5.3 驱动防滑控制仿真分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 研究结论
    6.2 主要创新内容
    6.3 后续研究建议
参考文献
致谢
硕士研究生期间申请的专利及获奖情况

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本文编号：2866768