电动拖拉机电动悬挂系统耕深控制研究

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悬挂系统是用来提升并维持农具处于各种不同位置的装置,是拖拉机不可缺少的重要组成部分,悬挂系统的性能好坏直接影响到拖拉机的作业效果。而传统的液压悬挂和电液悬挂系统存在着液压方面的缺点,由电气传动的电动悬挂则优势明显,不仅反应更加灵敏、调节精度更高,而且结构更加简单、能耗更小、抗污染能力更强,特别是当电动悬挂系统应用在电动拖拉机上时,更是降低了动力传输的复杂程度。因此,开展电动悬挂系统控制技术的研究,将有助于提高我国农业作业水平,并促进农用电动车辆的研究与开发。  论文首先对常见的几种动力传动方式进行对比分析,为电动悬挂系统的设计提供了理论依据。接着对与悬挂系统性能密切相关的耕深调节方法进行设计分析,针对电动悬挂系统自身结构特点及其作业环境等方面因素创新性地设计了适用于该系统的耕深调节方法以及相应的各参数测量方法。在此基础上,设计了电动悬挂系统的整体结构方案,并对其关键零部件的工作原理、数学特性等方面做简要分析,为系统的控制理论分析奠定了基础。  在对影响拖拉机悬挂系统性能的另外一个关键因素控制算法的设计上,选择了鲁棒性好的PID算法作为电动悬挂系统耕深控制器的控制算法。针对PID参数整定困难的问题,提出利用粒子群算法进行PID控制器的优化设计,并在MATLAB中进行了仿真分析,结果表明经过粒子群算法优化的PID控制具有较好的控制效果。  在控制器软硬件设计方面,硬件设计上采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128作为主控芯片,并设计了最小系统、信号采集、信号输出等电路;软件设计上利用Codewarrior进行C语言编程,编程时采用模块化编程方法,设计了控制器的主程序以及各子程序。  最后制作了PCB电路板,并进行试验验证。试验为旋耕试验,通过人工测量的方法采集了耕深试验数据,从试验结果可以看出本控制系统基本能满足耕作要求。
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