基于神经网络PID的丘陵山地拖拉机姿态同步控制系统

发布时间：2021-12-16 21:27

　　针对现有丘陵山地拖拉机姿态调整精度和可靠性难以满足实际使用需求的问题,基于神经网络PID算法设计了丘陵山地拖拉机车身和机具姿态同步控制系统。根据车身和机具不同的姿态调整要求,设计了相应的控制系统,并对其进行动力学建模,进而采用了基于神经网络PID的同步控制算法。以常规的PID控制算法作为对照,进行了仿真分析,仿真结果表明,基于神经网络PID算法的同步控制系统有效,且控制性能优于PID控制算法。在固定坡度路面和随机坡度路面上进行了作业试验,结果表明,其于神经网络PID控制算法的精度和稳定性均优于PID控制算法:在固定坡度路面上,车身横向倾角最大误差为0.8640°,左右摆角绝对值差最大误差为0.960 0°,机具横向倾角最大误差为0.6497°;在随机坡度路面上,车身横向倾角最大误差为2.8740°,左右摆角绝对值最大误差为4.2800°,机具横向倾角最大误差为1.7620°。说明本文提出的方法具有较好的控制精度和稳定性,能够满足丘陵山地拖拉机的实际使用需求。 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

拖拉机姿态控制系统组意图

摆动机构示意图如图2b所示，摆动机构由2个比例阀控液压马达控制其摆动速度和摆动方向。左、右摆角传感器安装平面与水平面之间的夹角分别为左、右摆角α1和β1，半轴中心与驱动轴中心连线的长度为摆动半径l。为保证车辆正常行驶，两侧摆角应大小相同，方向相反，摆角范围为(-80°，80°)。由图2b可知，当α1和β1均为0°时，驱动轴轴心与后驱动桥轴心在同一平面上，此时，在垂直方向上的相对位移h=0。当摆动机构转动一定角度时，驱动轴与半轴中心会产生一定的高度差h，以左轮为例，此时有

机具倾角需要在作业过程中随地形起伏进行调节，使之与当前的地面倾角基本一致。拖拉机、机具姿态调整机构、机具的安装实物图如图3a所示。其主要组成部件包括机具横向倾角传感器、旋转液压缸和旋转架。机具姿态调整机构示意图如图3b所示，调整机构通过上拉杆和牵引架上安装的两个下拉杆与拖拉机用球销进行连接，机具通过上连接杆和两个下连接板与调整机构用球销进行连接，下连接板通过定位螺栓安装于旋转架。如图3c所示，在旋转架一侧安装机具横向倾角传感器，用于实时检测机具的实际倾角，机具横向倾角传感器实时测量机具的实际倾角，其安装平面与水平面的夹角即为机具横向倾角γ1，上转轴与旋转轴中心连线长度为S1，转轴连杆长度为S2，旋转液压缸及其连杆总长度为S3。由几何关系可得旋转液压缸的直线伸缩通过转轴连杆和旋转轴带动旋转架旋转，进而控制悬挂的机具转动，实现机具姿态控制，机具横向倾角调整范围为(-20°，20°)。


本文编号：3538846