农用柔性底盘偏置转向系统控制策略及参数优化试验研究
发布时间：2022-11-12 07:17
设施农业作为一种重要的农业生产方式,在提供新鲜农产品、调整农业生产结构、保证食品供应链及稳定社会等方面均发挥着重要作用。温室作为我国设施农业的主要形式,仍为劳动密集型产业,人工搬运普遍存在,劳动强度大,对适于温室狭窄道路及封闭环境作业的转运机械装备有着较为迫切的需求。新型线控电动底盘最先发展于汽车领域,其因环保、高效、智能、灵活等诸多优点而广受青睐,工业上已有诸多成熟产品,将线控电动底盘系统应用于农业亦是未来发展趋势。柔性底盘是一种轮毂电机驱动的新型线控电动底盘系统,其以独特的偏置转向结构,将转向系统与驱动系统合二为一,能实现多种特殊运动形式,结构简单、灵活环保且成本低廉,适于温室狭窄道路与封闭环境的转运作业。但是,目前柔性底盘偏置转向系统线控转向控制策略及适宜控制参数等关键技术尚未探明,控制系统不够完善,还不能大面积推广应用。因此,本研究针对柔性底盘运动控制存在的问题,对柔性底盘偏置转向系统线控转向运动控制策略及控制参数优化展开深入研究,以期为柔性底盘的研究与应用提供依据。本文主要研究内容和结论如下:（1）开展了柔性底盘偏置转向系统驱动与转向协同控制特性试验研究。提出了基于脉冲宽度调...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 设施环境动力及运输机械研究现状
1.2.2 轮毂电机驱动车辆研究现状
1.2.3 电动车辆控制技术研究现状
1.2.4 本课题组柔性底盘前期研究概述
1.2.5 存在问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 柔性底盘偏置转向系统驱动与转向协同控制特性试验
2.1 引言
2.2 偏置转向机构驱动与转向协同控制方案
2.2.1 偏置转向机构的结构及特点
2.2.2 电磁摩擦锁转矩传递模型
2.2.3 基于PWM技术的协同控制方法
2.3 偏置转向机构PWM控制测试系统搭建
2.3.1 驱动控制方案
2.3.2 电子模块设计
2.3.3 数据采集系统
2.4 PWM参数对电磁摩擦锁锁紧力矩的影响
2.4.1 材料与方法
2.4.2 试验结果与分析
2.5 PWM参数对偏置转向机构转向角速度的影响
2.5.1 材料与方法
2.5.2 试验结果与分析
2.6 本章小结
第三章 柔性底盘偏置转向系统PWM参数动态控制方法研究
3.1 引言
3.2 偏置转向系统动态控制需求分析
3.3 不同工况下偏置转向系统PWM参数影响规律
3.3.1 材料与方法
3.3.2 试验结果与分析
3.3.3 工况特征参数与占空比的相关性分析
3.4 偏置转向机构PWM占空比模糊控制
3.4.1 模糊逻辑控制整体结构
3.4.2 模糊控制器设计
3.4.3 模糊控制器参数自整定
3.4.4 仿真结果分析
3.5 偏置转向机构PWM占空比控制试验
3.5.1 材料与方法
3.5.2 试验结果与分析
3.6 本章小结
第四章 柔性底盘偏置转向系统运动耦合控制策略研究
4.1 引言
4.2 柔性底盘转向模型
4.2.1 柔性底盘线控转向系统
4.2.2 柔性底盘转向模型
4.3 柔性底盘前轮转向交叉耦合控制策略
4.3.1 轮廓误差的引入
4.3.2 前轮转向交叉耦合控制
4.3.3 前轮转向控制仿真
4.3.4 仿真结果分析
4.4 柔性底盘四轮转向模式切换耦合控制策略
4.4.1 环形耦合误差
4.4.2 四轮转向模式切换耦合控制
4.4.3 仿真与结果分析
4.5 本章小结
第五章 柔性底盘偏置转向系统参数优化试验研究
5.1 引言
5.2 柔性底盘偏置转向机构运动影响参数分析
5.2.1 电磁摩擦锁电压
5.2.2 步进电机转速
5.2.3 载荷
5.2.4 轮毂电机转速
5.3 柔性底盘前轮转向下偏置转向系统参数优化试验
5.3.1 柔性底盘转向过程分析
5.3.2 转向工作参数的确定
5.3.3 转向工作参数分配特性及优化
5.3.4 优化结果验证
5.4 柔性底盘四轮转向模式偏置转向系统参数优化试验
5.4.1 四轮转向模式切换过程分析
5.4.2 四轮转向模式切换控制参数试验
5.4.3 控制参数优化及验证
5.5 本章小结
第六章 柔性底盘硬化路面运动特性试验研究
6.1 引言
6.2 柔性底盘硬化路面运动综合控制系统设计
6.2.1 控制系统软硬件
6.2.2 控制器软件流程
6.3 柔性底盘运动监测与管理系统开发
6.3.1 运动监测与管理需求分析
6.3.2 系统框架设计
6.3.3 监测与管理系统界面说明
6.3.4 界面运行调试
6.4 柔性底盘硬化路面综合试验
6.4.1 试验设备
6.4.2 试验方法及过程
6.5 试验结果与分析
6.5.1 前轮转向试验结果分析
6.5.2 四轮转向模式切换试验结果分析
6.6 本章小结
第七章 结论及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录 论文符号列表
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]低附着路面条件的线控转向系统路感模拟与回正控制研究[J]. 谢有浩,赵林峰,陈无畏,刘彦琳. 机械工程学报. 2019(16)
[2]农用车柔性底盘姿态切换参数对切换精度与时间的影响及其优化[J]. 李翊宁,郭康权,陈文强,瞿济伟,高华. 农业工程学报. 2019(05)
[3]脉宽调制变量控制喷头雾化性能及风洞环境雾滴沉积特性[J]. 张瑞瑞,李龙龙,付旺,陈立平,伊铜川,唐青,Andrew J Hewitt. 农业工程学报. 2019(03)
[4]脉冲数可控的步进电机S形驱动曲线实现方法研究[J]. 邓志豪,肖曙红. 机床与液压. 2019(02)
[5]高速开关阀的复合PWM控制策略分析与优化[J]. 高强,朱玉川,罗樟,陈晓明. 北京航空航天大学学报. 2019(06)
[6]基于模糊神经网络的纯电动车永磁同步电机矢量控制[J]. 赵剑飞,丁朋飞,翟雪松. 电机与控制应用. 2018(12)
[7]双直线电机伺服系统Elman神经网络互补滑模交叉耦合同步控制[J]. 金鸿雁,赵希梅. 电工技术学报. 2018(21)
[8]含有自校正模型的加权多模型自适应控制[J]. 张玉振,李擎,张维存. 工程科学学报. 2018(11)
[9]日光温室自主寻迹喷药车设计方法研究[J]. 许童羽,冯帅,陈春玲,须晖,金彦. 沈阳农业大学学报. 2018(04)
[10]高速开关阀用于滚珠旋压速度控制系统的研究[J]. 刘奔奔,赵春江,熊杰. 太原科技大学学报. 2018(05)
博士论文
[1]农用柔性底盘的运动特性与控制策略研究[D]. 宋树杰.西北农林科技大学 2017
[2]轮毂电机驱动电动汽车状态估计及直接横摆力矩控制研究[D]. 肖峰.吉林大学 2016
[3]分布式电驱动车辆制/驱动力协调及主动容错控制[D]. 罗剑.清华大学 2014
[4]布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制研究[D]. 陈禹行.吉林大学 2013
[5]分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D]. 戴一凡.清华大学 2013
[6]四轮独立线控电动汽车试验平台搭建与集成控制策略研究[D]. 陈国迎.吉林大学 2012
[7]4WID/4WIS电动车辆防滑与横摆稳定性控制研究[D]. 杨福广.山东大学 2010
[8]电动轮独立驱动汽车差动助力转向技术研究[D]. 王军年.吉林大学 2009
硕士论文
[1]柔性底盘前轮转向特性与控制策略研究[D]. 高华.西北农林科技大学 2019
[2]线控转向系统转向电机控制算法与软件建模研究[D]. 郭岩.吉林大学 2018
[3]温室智能微喷机双向移动底盘系统研制[D]. 王晔.吉林农业大学 2018
[4]线控转向系统参数优化及鲁棒控制降阶研究[D]. 岳晨.杭州电子科技大学 2018
[5]温室农业机器人的移动平台设计与仿真[D]. 江子和.浙江农林大学 2018
[6]面向温室行间采摘的智能运输车的设计与实现[D]. 仲崇哲.山东农业大学 2017
[7]3M-50型自主行走式温室弥雾机研制与试验研究[D]. 李明.山东农业大学 2017
[8]线控转向系统变传动比特性及稳定性控制研究[D]. 范广栋.吉林大学 2017
[9]基于ADAMS的柔性底盘运动模拟及转向特性研究[D]. 孙文庆.西北农林科技大学 2017
[10]轮毂电机驱动电动试验车基本运行工况控制策略研究及实现[D]. 吴金峰.长安大学 2017
本文编号：3705938
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 设施环境动力及运输机械研究现状
1.2.2 轮毂电机驱动车辆研究现状
1.2.3 电动车辆控制技术研究现状
1.2.4 本课题组柔性底盘前期研究概述
1.2.5 存在问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 柔性底盘偏置转向系统驱动与转向协同控制特性试验
2.1 引言
2.2 偏置转向机构驱动与转向协同控制方案
2.2.1 偏置转向机构的结构及特点
2.2.2 电磁摩擦锁转矩传递模型
2.2.3 基于PWM技术的协同控制方法
2.3 偏置转向机构PWM控制测试系统搭建
2.3.1 驱动控制方案
2.3.2 电子模块设计
2.3.3 数据采集系统
2.4 PWM参数对电磁摩擦锁锁紧力矩的影响
2.4.1 材料与方法
2.4.2 试验结果与分析
2.5 PWM参数对偏置转向机构转向角速度的影响
2.5.1 材料与方法
2.5.2 试验结果与分析
2.6 本章小结
第三章 柔性底盘偏置转向系统PWM参数动态控制方法研究
3.1 引言
3.2 偏置转向系统动态控制需求分析
3.3 不同工况下偏置转向系统PWM参数影响规律
3.3.1 材料与方法
3.3.2 试验结果与分析
3.3.3 工况特征参数与占空比的相关性分析
3.4 偏置转向机构PWM占空比模糊控制
3.4.1 模糊逻辑控制整体结构
3.4.2 模糊控制器设计
3.4.3 模糊控制器参数自整定
3.4.4 仿真结果分析
3.5 偏置转向机构PWM占空比控制试验
3.5.1 材料与方法
3.5.2 试验结果与分析
3.6 本章小结
第四章 柔性底盘偏置转向系统运动耦合控制策略研究
4.1 引言
4.2 柔性底盘转向模型
4.2.1 柔性底盘线控转向系统
4.2.2 柔性底盘转向模型
4.3 柔性底盘前轮转向交叉耦合控制策略
4.3.1 轮廓误差的引入
4.3.2 前轮转向交叉耦合控制
4.3.3 前轮转向控制仿真
4.3.4 仿真结果分析
4.4 柔性底盘四轮转向模式切换耦合控制策略
4.4.1 环形耦合误差
4.4.2 四轮转向模式切换耦合控制
4.4.3 仿真与结果分析
4.5 本章小结
第五章 柔性底盘偏置转向系统参数优化试验研究
5.1 引言
5.2 柔性底盘偏置转向机构运动影响参数分析
5.2.1 电磁摩擦锁电压
5.2.2 步进电机转速
5.2.3 载荷
5.2.4 轮毂电机转速
5.3 柔性底盘前轮转向下偏置转向系统参数优化试验
5.3.1 柔性底盘转向过程分析
5.3.2 转向工作参数的确定
5.3.3 转向工作参数分配特性及优化
5.3.4 优化结果验证
5.4 柔性底盘四轮转向模式偏置转向系统参数优化试验
5.4.1 四轮转向模式切换过程分析
5.4.2 四轮转向模式切换控制参数试验
5.4.3 控制参数优化及验证
5.5 本章小结
第六章 柔性底盘硬化路面运动特性试验研究
6.1 引言
6.2 柔性底盘硬化路面运动综合控制系统设计
6.2.1 控制系统软硬件
6.2.2 控制器软件流程
6.3 柔性底盘运动监测与管理系统开发
6.3.1 运动监测与管理需求分析
6.3.2 系统框架设计
6.3.3 监测与管理系统界面说明
6.3.4 界面运行调试
6.4 柔性底盘硬化路面综合试验
6.4.1 试验设备
6.4.2 试验方法及过程
6.5 试验结果与分析
6.5.1 前轮转向试验结果分析
6.5.2 四轮转向模式切换试验结果分析
6.6 本章小结
第七章 结论及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录 论文符号列表
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]低附着路面条件的线控转向系统路感模拟与回正控制研究[J]. 谢有浩,赵林峰,陈无畏,刘彦琳. 机械工程学报. 2019(16)
[2]农用车柔性底盘姿态切换参数对切换精度与时间的影响及其优化[J]. 李翊宁,郭康权,陈文强,瞿济伟,高华. 农业工程学报. 2019(05)
[3]脉宽调制变量控制喷头雾化性能及风洞环境雾滴沉积特性[J]. 张瑞瑞,李龙龙,付旺,陈立平,伊铜川,唐青,Andrew J Hewitt. 农业工程学报. 2019(03)
[4]脉冲数可控的步进电机S形驱动曲线实现方法研究[J]. 邓志豪,肖曙红. 机床与液压. 2019(02)
[5]高速开关阀的复合PWM控制策略分析与优化[J]. 高强,朱玉川,罗樟,陈晓明. 北京航空航天大学学报. 2019(06)
[6]基于模糊神经网络的纯电动车永磁同步电机矢量控制[J]. 赵剑飞,丁朋飞,翟雪松. 电机与控制应用. 2018(12)
[7]双直线电机伺服系统Elman神经网络互补滑模交叉耦合同步控制[J]. 金鸿雁,赵希梅. 电工技术学报. 2018(21)
[8]含有自校正模型的加权多模型自适应控制[J]. 张玉振,李擎,张维存. 工程科学学报. 2018(11)
[9]日光温室自主寻迹喷药车设计方法研究[J]. 许童羽,冯帅,陈春玲,须晖,金彦. 沈阳农业大学学报. 2018(04)
[10]高速开关阀用于滚珠旋压速度控制系统的研究[J]. 刘奔奔,赵春江,熊杰. 太原科技大学学报. 2018(05)
博士论文
[1]农用柔性底盘的运动特性与控制策略研究[D]. 宋树杰.西北农林科技大学 2017
[2]轮毂电机驱动电动汽车状态估计及直接横摆力矩控制研究[D]. 肖峰.吉林大学 2016
[3]分布式电驱动车辆制/驱动力协调及主动容错控制[D]. 罗剑.清华大学 2014
[4]布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制研究[D]. 陈禹行.吉林大学 2013
[5]分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D]. 戴一凡.清华大学 2013
[6]四轮独立线控电动汽车试验平台搭建与集成控制策略研究[D]. 陈国迎.吉林大学 2012
[7]4WID/4WIS电动车辆防滑与横摆稳定性控制研究[D]. 杨福广.山东大学 2010
[8]电动轮独立驱动汽车差动助力转向技术研究[D]. 王军年.吉林大学 2009
硕士论文
[1]柔性底盘前轮转向特性与控制策略研究[D]. 高华.西北农林科技大学 2019
[2]线控转向系统转向电机控制算法与软件建模研究[D]. 郭岩.吉林大学 2018
[3]温室智能微喷机双向移动底盘系统研制[D]. 王晔.吉林农业大学 2018
[4]线控转向系统参数优化及鲁棒控制降阶研究[D]. 岳晨.杭州电子科技大学 2018
[5]温室农业机器人的移动平台设计与仿真[D]. 江子和.浙江农林大学 2018
[6]面向温室行间采摘的智能运输车的设计与实现[D]. 仲崇哲.山东农业大学 2017
[7]3M-50型自主行走式温室弥雾机研制与试验研究[D]. 李明.山东农业大学 2017
[8]线控转向系统变传动比特性及稳定性控制研究[D]. 范广栋.吉林大学 2017
[9]基于ADAMS的柔性底盘运动模拟及转向特性研究[D]. 孙文庆.西北农林科技大学 2017
[10]轮毂电机驱动电动试验车基本运行工况控制策略研究及实现[D]. 吴金峰.长安大学 2017
本文编号：3705938
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3705938.html
