拖拉机电控液压悬挂系统的建模与仿真分析

摘要

拖拉机电液悬挂控制技术是二十世纪七十年代逐步发展起来的比较先进的悬挂技术，正越来越受到广泛的重视，日益成为拖拉机悬挂系统的主要配置和发展方向。本论文从当前我国拖拉机悬挂系统的发展现状出发并结合电控液压悬挂系统的先进技术，根据电控液压悬挂系统的工作原理，建立了电控液压悬挂系统的动态数学模型，基于当前悬挂系统常用的元件的分析和参数的选择和参考资料，求出了悬挂系统简化后的传递函数。其次，根据当前拖拉机电液悬挂系统控制技术的研究，设计出了应用于电控液压悬挂系统的模糊PID控制器，并分别建立了电控液压悬挂模糊PID的位置控制系统、阻力控制系统和力位综合控制系统，运用图形化仿真工具SIMULINK和MATLAB模糊逻辑工具箱对电控液压悬挂系统进行了仿真分析，并与PID控制系统的仿真结果进行了比较，仿真后的结果表明模糊PID控制应用于电控液压悬挂系统是可行的。
　　 本论文最后以某型号轮式拖拉机为研究平台，将原机械式液压悬挂系统改造为易于实现的电液悬挂控制系统，焊制了模拟农具支架，进行了室内仿真试验，成功地实现了拖拉机液压悬挂系统的多种控制方式，并将采集的试验数据经过处理后所得的试验曲线与仿真模型所得到的仿真曲线进行分析对比，试验结果表明电控液压悬挂系统基本能够满足耕作要求，并与理论分析的结果相一致，说明所选择的电液悬挂控制方法是合适的和有效的。同时这也为今后进一步分析电控液压悬挂系统和设计开发电控液压悬挂系统控制器提供了一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的意义

1.2拖拉机电控液压悬挂系统的结构及特点

1.3电控液压悬挂系统的研究及发展趋势

1.3.1电控液压悬挂系统研究动态

1.3.2国外拖拉机液压悬挂系统的发展和研究现状

1.3.3国内拖拉机液压悬挂系统的发展和研究现状

1.4本课题的主要研究内容和目的

1.4.1课题研究的目的

1.4.2课题研究的主要内容

1.5本章小结

第2章电液悬挂控制系统

2.1传统液压悬挂系统耕深控制方式

2.1.1位置控制

2.1.2阻力控制

2.1.3力位综合控制

2.1.4高度控制

2.2电控液压悬挂系统设计方案

2.3电控液压悬挂系统的工作原理

2.4悬挂电液控制系统介绍

2.4.1液压控制系统的组成

2.4.2电磁比例控制阀

2.4.3传感器的选择

2.5本章小结

第3章液压悬挂系统运动分析及建模

3.1液压悬挂机构动力学分析

3.1.1液压悬挂机构运动学分析

3.1.2液压悬挂机构动力学分析

3.2液压悬挂系统数学模型的建立

3.2.1比例电磁铁数学模型

3.2.2比例方向阀控制液压缸数学模型

3.2.3液压系统传递函数及传递函数的简化

3.2.4系统参数的确定

3.3电液悬挂系统其他部件分析

3.3.1悬挂杆件

3.3.2角位移传感器

3.3.3压力传感器

3.4液压悬挂系统力位调节传递函数模型

3.5系统稳定性分析

3.6本章小结

第4章电液悬挂系统控制方案的选择

4.1 PID控制技术

4.1.1 PID控制简述

4.1.2 PID控制的基本原理

4.1.3数字PID控制算法

4.1.4传统PID控制的局限性及解决办法

4.2模糊控制技术

4.2.1模糊控制系统基本工作原理

4.2.2模糊控制器的设计方法

4.2.3模糊控制的局限性及改善方法

4.3模糊PID控制技术

4.3.1模糊PID控制的基本原理

4.3.2模糊PID控制器的设计步骤

4.4拖拉机电液悬挂系统控制方案的确定

4.5本章小结

第5章电液悬挂系统模糊PID控制器的设计与仿真

5.1电液悬挂系统模糊PID控制器的设计

5.1.1确定模糊控制器的结构和隶属度函数

5.1.2确定模糊控制规则

5.1.3算法流程

5.1.4电液悬挂系统模糊PID控制器控制流程图

5.2系统仿真与分析

5.2.1电液悬挂系统位置控制

5.2.2电液悬挂系统阻力控制

5.2.3电液悬挂系统综合控制

5.3三种控制方式的比较

5.4本章小结

第6章电液悬挂系统的试验验证

6.1试验前的准备

6.1.1试验目的

6.1.2试验对象

6.1.3试验的仪器设备

6.1.4试验方案

6.2试验及结果分析

6.2.1压力传感器标定

6.2.2拖拉机液压提升与静沉降试验

6.2.3悬挂系统室内仿真试验

6.3本章小结

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录A 液压悬挂系统相关参数

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文