小型甘蔗联合收割机虚拟样机机电液系统仿真及实验研究

摘要

甘蔗是中国南方省份的一种主要经济作物,目前国内基本上仍然沿用古老的手工作业方式进行收割,其劳动强度大,生产效率低.在国外的产糖国如澳大利亚、美国等国家,主要发展大型甘蔗收获机械,其机械化程度高、效率高,但机械成本也高.在中国南方甘蔗大多种植在丘陵、坡地,大型甘蔗收获机械难以适用.因此利用先进的虚拟样机技术开发适用于丘陵地带的小型甘蔗联合收获机具有重要的现实意义.论文主要研究了小型甘蔗收获机整机液压系统及控制.利用虚拟样机软件ADAMS建立升降台架的动力学仿真模型并对模型进行分析和仿真.液压系统的动态数字仿真采用全新的建模与仿真方法,没有采用现有的液压仿真软件.利用具有强大的数学运算功能的控制系统仿真软件Matlab/Simulink建立通用液压元件的非线性仿真模型,实现了图形化交互方式下液压系统仿真模型的模块化构建和元件参数化设计.利用这些液压元件的数字仿真子模块,根据不同的机械系统分别搭建了升降台架液压控制系统的动态仿真模型、行走系统的液压驱动动态仿真模型、扶蔗机构液压系统的动态仿真模型、砍蔗机构液压系统的动态模型.通过对这些液压系统的数字仿真得出这些系统的动态特性,并对一些重要参数进行了分析与优化.分析了两种大型工程软件ADAMS和MATLAB的特点,研究了ADAMS和MATLAB的接口方法.提出了在ADAMS中建立虚拟样机,通过ADAMS/Control接口与Simulink中建立液压于系统模型有机集成,利用协同仿真的方法使台架机械模型与液压控制模型,在两个不同软件中联合仿真,给出了联合仿真结果.通过实验研究验证了仿真结果.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1小型甘蔗联合收获机研究背景及意义

§1.1.1我国甘蔗种植和收割现状

§1.1.2国内外甘蔗联合收获机开发现状和发展趋势

§1.2虚拟样机技术与液压控制仿真技术在机电产品开发的必然趋势

§1.2.1虚拟样机技术的应用

§1.2.2液压传动技术的特点及在农机上的应用

§1.3本课题研究内容及创新点

第二章小型甘蔗收获机结构及特点

§2.1小型甘蔗收获机的特点

§2.2小型甘蔗收获机整体结构和部件

§2.3小型甘蔗联合收获机液压系统的组成和工作原理

第三章小型甘蔗联合收获机台架虚拟样机技术的实现

§3.1虚拟样机仿真软件ADAMS

§3.2 ADAMS中台架多体动力学模型的建立及仿真

§3.2.1 ADAMS中台架多体动力学模型的建立

§3.2.2ADAMS中台架多体动力学模型的仿真

第四章液压系统仿真子模型的建立

§4.1液压仿真技术的的应用与发展

§4.2 Matlab/Simulink控制系统设计工具箱简介

§4.3在Simulink环境中建立液压元件仿真子模块

§4.3.1 Simulink环境中液压系统的仿真与建模原理

§4.3.2 Simulink中基本液压元件模型的建立

§4.4液压元件仿真子模块的参数设置

第五章小型甘蔗联合收获机液压系统模型的建立与仿真

§5.1自动升降台架液压控制系统建模与仿真

§5.1.1自动升降台架液压系统的建模与仿真原理

§5.1.2自动升降台架液压系统的仿真模型的建立

§5.1.3自动升降台架液压系统模型仿真

§5.1.3台架液压控制系统参数变化对系统的影响

§5.2液压行走系统模型的建立与仿真

§5.3扶蔗液压系统模型的建立与仿真

§5.4砍蔗液压系统模型的建立与仿真

§5.5液压行走系统实验

§5.5.1实验主要的仪器与设备

§5.5.2液压行走系统实验过程

§5.5.3实验结果

第六章甘蔗联合收获机刀架机电液控制系统协同仿真

§6.1机电一体化协同仿真方法

§6.2确定ADAMS的输入与输出

§6.2.1在ADAMS中设置变量及函数

§6.2.2确定ADAMS/Controls模块输入输出变量

§6.3刀架控制系统协同仿真模型的建立

§6.3.1 adams Sys的模块窗口的设置

§6.3.2控制系统建模

§6.4刀架的液压控制系统的协同仿真

§6.5刀架液压系统的Simulink单独仿真与交互仿真结果比较

第七章总结与展望

§7.1研究总结

§7.2展望与建议

参考文献

附录

致谢

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