农用拖拉机后悬挂液压系统的控制研究

摘要

拖拉机后悬挂液压系统控制着悬挂农具的升降，是保证机组作业质量的关键。拖拉机机组在进行田间作业时，往往会面临着各种复杂的作业环境，作业工况复杂多变，动力学问题复杂，有很多不确定因素，此外，拖拉机后悬挂液压系统的惯性大、响应滞后、非线性等问题加大了建立精确数学模型的难度，依靠数学模型和古典控制理论或建立状态方程的近代控制理论来研究拖拉机后悬挂液压系统的综合控制将会十分复杂。本文以典型的拖拉机犁耕机组为例应用模糊PID控制理论，对拖拉机后悬挂液压系统的综合控制以及对外界干扰的最优适应控制问题进行探讨，改善拖拉机后悬挂液压系统的控制方式，以达到提高拖拉机生产效率、作业质量和燃油经济性、减轻驾驶员操作强度的目的。
　　论文首先对拖拉机后悬挂液压系统进行了分析，建立了AMESim仿真模型。在对拖拉机田间作业时的受力情况进行分析的基础上，建立了土壤阻力模型，得到拖拉机牵引阻力和耕作深度的关系。从拖拉机发动机牵引效率曲线出发，确定了拖拉机最高牵引效率的牵引力范围。
　　根据当前拖拉机后悬挂液压系统控制技术的研究，设计了后悬挂液压系统的模糊PID控制器，并与力位综合调节耕深控制方法相结合，建立了模糊PID的力位综合控制系统。运用AMESim和MATLAB联合仿真的方式对控制系统的性能进行了仿真分析。
　　为了兼顾拖拉机的工作质量和牵引效率，提高拖拉机对复杂的工作环境的适应能力，本文设计了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统，在复杂多变的工作环境中，能够保护拖拉机机组，保证拖拉机耕作质量的同时使拖拉机达到最高的牵引效率，减少燃油的浪费。通过仿真，证明了自动调节综合比例系数的力位综合控制系统的可行性，并且具有更强的环境适应能力，减少了驾驶员的操作强度。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 拖拉机后悬挂液压系统

1.3 悬挂液压系统的研究与发展趋势

1.4 本课题研究意义及研究内容

第2章 后悬挂液压系统分析及仿真

2.1 拖拉机后悬挂液压系统分析

2.2 拖拉机后悬挂液压系统仿真模型的建立

2.3 后悬挂液压系统非线性分析

2.4 本章小结

第3章 后悬挂机组受力分析及数学模型

3.1 后悬挂机组受力分析

3.2 拖拉机牵引特性

3.3 土壤阻力模型的建立

3.4 拖拉机后悬挂工作阻力仿真模型的建立

3.5 本章小结

第4章 后悬挂液压系统控制方案设计

4.1 后悬挂液压系统耕深调节方式

4.2 基于综合比例系数的力位综合调节方法

4.3 后悬挂液压系统控制策略的选择

4.4 基于模糊PID控制的力位综合控制方法

4.6 本章小结

第5章 力位综合调节方法控制性能研究

5.1 仿真方法简介

5.2 力位综合调节的后悬挂液压系统仿真模型

5.3 联合仿真模型的建立

5.4力位综合调节方法控制性能仿真

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢