面向果园耕作的轮式拖拉机智能操控系统研究

摘要

农业是我国的经济基础，随着农业结构的调整，林果业得到了大力发展，但与果园环境相适应的作业的机械仍然比较少。现有的果园机械是以轮式拖拉机为基础进行改造，驾驶员容易被树枝划伤而且作业效率低，严重影响了果园的耕作。目前，果园用智能农机处于研究阶段，仍未出现成熟可靠的产品。随着我国果园业的发展，迫切需要研发适用于果园等低矮环境下作业的智能拖拉机。本文研究的是适用于果园环境的多模式操作的智能化拖拉机，不仅能提高作业效率降低劳动强度，还能保护驾驶员人身安全，主要完成工作如下：
　　1.提出了基于普通拖拉机的多模式操作方案：远程遥控操控模式、GPS导航无人驾驶操控模式和手柄操作模式。三种操作模式最终通过一套操作系统实现对拖拉机的控制。设计了一套多操作系统的运动执行机构，对该机构的研究主要包括两部分：转向机构和传动机构。
　　2.根据操控系统的要求设计了转向控制系统，对转向系统结构进行了分析计算。根据计算结果确定了所需元件的结构参数，并选择所需的元件。对设计的转向机构进行分析，建立了转向机构的数学模型。用 MATLAB建立仿真模型进行仿真分析，验证控制系统参数是否正确。
　　3.对拖拉机变速箱进行了分析，设计一套控制系统，用按键控制变速箱换挡。对拖拉机起步时离合器、刹车工作过程和起步时动力学进行分析，确定了传动机构的数学模型，并提出了的控制策略。对影响离合器接合速度的主要因素展开了分析，并制定了离合器模糊控制策略。
　　最后进行了实车试验，试验结果表明控制系统的跟踪效果、响应速度、控制精度指标满足使用要求。离合器响应速度及刹车解除时机满足起步要求，起步过程中冲击较小，设计方案满足要求并且能够有效改善起步品质。本文研究的操作系统执行机构可以实现拖拉机多种模式的操作。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 相关技术的国内外研究现状

1.3 本课题研究内容

第2章 转向机构的结构

2.1 转向机构方案

2.2 转向机构硬件

2.3 本章小结

第3章 转向机构建模及控制方法

3.1 转向机构建模

3.2 转向机构参数确定

3.3 转向机构控制方法

3.4 转向控制仿真

3.5 本章小结

第4章 传动机构及控制

4.1 传动机构分析

4.2 变速箱结构及换挡分析

4.3 离合刹车系统协同控制

4.4 起步评价标准

4.5 控制策略设计

4.6 本章小结

第5章 试验

5.1 试验概述

5.2 转向机构试验

5.3 传动机构试验

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果