拖拉机作业机组仿真试验台及其综合控制研究

文中以拖拉机牵引作业机组为原型研制了拖拉机作业机组仿真试验台 ,用于拖拉机及其机组的智能化控制研究。并利用该物理模型进行了拖拉机作业机组的发动机负荷率、滑转率、作业阻力三参数的综合控制研究。研究结果表明该仿真试验台是研究开发拖拉机智能控制系统的有力工具 ,所开发出的控制系统对开发机载控制系统有参考价值     

拖拉机田间作业机组耗油量数学模型的研究

对于传统的耗油量计算公式: 在应用上述公式(式中各字母所表示的意义参见《农业机器运用学》,黑龙江八一农垦大学主编)作实际计算时存在如下问题:(a)机组纯工作、空行程、与空转时间T_p、t_x、t_0以及τ系数均难以确定;(b)地块大小对耗油量有很大影响但公式中未能直接反映这方面的     

山地履带拖拉机与农具姿态协同控制系统设计与试验

针对山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)等高线作业时,车身调平和农具仿形作业不同的姿态调整需求,在建立车身及农具运动学模型的基础之上,构建了整个系统的控制策略,设计了车身与农具姿态协同控制系统,其中,对车身和农具的控制分别采用PID算法和双闭环模糊PID算法.基于Simulink对控制算法进行了仿真分析,结果表明:采用PI...     

拖拉机田间作业机组的生产率及其影响因素的研究

指提出了适于南方小块水田地区的田间作业机组生产率计算模型，分析了影响机组生产率大小的主要因素，相继又推出主要因素对机组生产率影响程度的评价指标及其计算模型，诸如机组单位额定功率的小时生产率、单位作业量的能量消耗量、生产率发挥性系数、生产率有效发挥时的地块作业小区垄长及机组额定功能额定功率等，并举实例进行了分析，实践已证明这些指标与模型是适用的。     

无人收获机协同作业行驶控制研究

针对无人收获机需要自主收获农作物并与无人拖拉机协同转运粮食的功能,考虑无人收获机配备的各节点控制单元对行驶控制的不同作用,对各节点控制单元的控制功能进行定义并且确定控制执行的优先级。在Simulink中根据不同工况制定行驶控制策略,选择合理的行驶速度及方向。根据无人收获机的传动结构,将最终请求的行驶速度通过预测算法及PID控制,实现无人收获机行驶速度控制,试验结果表明该方法满足无人收获机协同作业中行驶控制的需求。     

基于CAN总线的拖拉机机组作业性能分析

为了准确评价拖拉机作业性能及操作人员的技术水平,利用拖拉机CAN总线数据解析存储系统,获得John Deere 7830型拖拉机在一定作业幅宽内,以回耕法进行整地时的作业参数信息,利用ARCGIS、Matlab与Excel对数据进行可视化处理并对其进行分析。结果表明,利用高斯投影算法将GPS接收机采集到的经纬度转换成平面坐标,能够更加精确地计算出有效作业面积;拖拉机扭矩合理系数占总输出扭矩的27.01%,发动机负荷率偏低,燃油经济性差,操作手作业技术有待改进;拖拉机发动机作业实际转速为1700r/min,超过发动机满负荷标定转速（1600r/min）,动力匹配性良好;通过转速、扭矩和油耗可以判断发动机怠速状态,从而计算出有效的作业时间。     

拖拉机作业仿真试验集散控制系统总体设计

介绍了拖拉机作业仿真试验台上的微机集散控制系统。它由一台微机作为上位机（主机）、4个80C196KC单片机控制模块作为下位机（从机），以及处于下位的电涡流测功机控制柜组成。上位机用于集中监测和系统管理，下位机用于分散控制。上位机、下位机之间通过RS－232C串行通讯接口总线交换数据。     

拖拉机极限态侧翻回稳陀螺主动控制系统设计与试验

针对拖拉机在斜坡行驶中受复杂路况激扰易引发的极限态侧翻失稳问题,基于单框架控制力矩陀螺设计了主动侧翻回稳控制系统。以单侧轮胎离地侧翻工况为主要研究对象,利用欧拉-拉格朗日方程构建了整机和力矩陀螺耦合系统的非线性侧倾动力学方程,并基于反步设计法推导了状态反馈控制律。该控制律可依据侧翻危险程度实时调整陀螺转子的进动角速度,定量输出侧翻回稳力矩。以环境障碍物和整机行驶速度为变量,开展了极限态侧翻失稳控制比例模型试验。结果表明,与无控制组相比,采用力矩陀螺主动侧翻回稳系统可显著调控拖拉机的侧倾过程,且在实际侧倾角大于静态临界侧倾角9.58%时仍能有效实现侧翻回稳。研究表明,提出的控制方法可适用于不同危险程度的极限侧翻工况,为拖拉机主动安全控制提供理论依据和技术参考。     

无人驾驶拖拉机路径跟踪联合控制研究

为实现无人驾驶拖拉机的路径跟踪控制,提高其智能化水平,以中国·徽拖HT1804F型拖拉机为研究平台,建立拖拉机-路径侧向动力学模型,采用滑模控制方法设计了一种基于横向偏差和航向偏差的拖拉机路径跟踪联合控制算法,然后基于CarSim与Simulink设计了联合仿真试验.结果表明,该路径跟踪联合控制算法能够使拖拉机稳定、精...     

基于改进型自抗扰控制的复合翼无人机旋翼控制系统设计与试验

针对多旋翼无人机在飞行过程中容易受到各种外部扰动的影响,以复合翼无人机的旋翼控制系统为研究对象,设计了一种自抗扰控制系统。首先,建立了多旋翼无人机系统运动学模型和动力学模型;其次,对自抗扰控制算法的特点展开研究,结合无人机模型分别设计了位置和姿态控制器。并改进了扩张状态观测器,引入了更精确的动力学模型,提升了扰动观测速度和估计精度,同时,降低了扩张状态观测器的阶数,提升了控制器调参简易性;再次,依据六自由度力和力矩的平衡方程,对本文研究对象搭建了控制分配模型。最终,采用Matlab/Simulink完成仿真模型设计和参数调节,对控制目标分别加入了内部重力扰动和外部风力扰动,仿真结果表明本文设计的控制器不仅可以很好地估计出系统内外扰动并进行补偿,而且具有极强的抗干扰性,可以保证无人机从初始点快速且平稳到达目标位置,并保持稳定悬停,姿态控制稳态误差在0.05°以内。     

基于CAN总线的拖拉机导航控制系统设计与试验

为提高农业机械导航控制的准确性,在东方红-X804型拖拉机平台上设计了一种基于CAN总线的导航控制系统,该系统包括导航控制器、GPS定位系统、转向系统以及CAN通信模块。上位机节点采用嵌入式ARM处理器AT91SAM9261,以双闭环PID控制算法实现转向控制,并基于收发控制芯片SN65HVD1050D设计了CAN接口电路。功能节点分别实现转向控制、油门开度控制、制动控制、角速度测量以及机具升降控制。根据CAN2.0总线协议制定了主动节点和从动节点的数据传输通信协议。进行了CAN通信试验以及田间作业试验。结果表明,CAN总线系统能保证信号及命令传输,东方红拖拉机能按照规划路径进行行驶、转向、变速等操作。其中,转向系统的方波信号角度跟踪稳态时平均误差0.41°,跟踪时间为1.32s;拖拉机田间试验过程中,直线行驶的横向跟踪误差平均值为0.021m,地头转向的横向跟踪误差平均值为0.016m。     

山地履带式遥控微耕机控制系统设计

为了满足山地履带式微型耕作拖拉机的作业安全性、便捷性等需要,设计了一套基于AT89S51单片机的遥控系统装置。该控制系统装置包括利用专用的编码及解码芯片对信号进行处理的电路控制子系统及针对山地地形特殊设计的液压控制子系统,共同实现对微耕机基本运动及防侧翻动作的遥控操作。经田间实地作业试验表明,该控制系统能够满足山地微耕机的作业稳定运行需要,具有较强的可靠性和稳定性,并且作业的实时处理能力和抗干扰性较好。     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

履带式拖拉机运动控制系统设计与试验

我国拖拉机主要以手动操作为主,为提高拖拉机的作业强度、精度和效率,替代人工操作,为无线远距离控制、高精度自主导航、机械视觉导航和物联网等相关作业技术提供拖拉机运动控制接口,提出了在柴油发动机驱动履带式拖拉机底盘上搭载电子油门控制装置和电控液压转向装置的设计方案,可实现远程无线遥控固定角度转向、车速控制和实时返回状态数据等功能。试验表明:电子油门控制装置对油门拉杆控制响应速度快、控制准确,固定角度转向误差在±3°范围内,调试遥控器稳定控制距离350m,上位机无线接收稳定数据距离200 m。研究成果可为拖拉机运动控制系统设计与改进提供参考。     

拖拉机作业机组系统研究及发展

综述了拖拉机作业机组系统研究方法的现状,讨论了在拖拉机作业机组中应用的一些主要技术,并在此基础上预测了拖拉机作业机组应用技术的发展趋势.随着精细农业的发展,拖拉机作业机组将朝着信息化和智能化方向发展.     

基于东风1204拖拉机自动导航转向控制系统设计

以东风1204拖拉机为原型,通过分析拖拉机自动导航与车道偏离预警系统(LDWS)的异同,以LDWS转向控制模型为基础,推导出拖拉机动力学模型。通过分析液压转向机构工作原理,制定了液压自动转向机构的改装方案,并利用Sim Hydraulics工具箱搭建了液压自动转向系统模型,且基于此转向模型设计了自动导航拖拉机液压转向系统模糊控制器,在Mat Lab/Simulink中进行仿真试验。结果表明:所设计的转向系统模糊控制器具有良好的转向跟踪精度,其最大跟踪误差小于1°,控制效果良好。