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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。 相似文献
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接触式拖拉机导航控制系统 总被引：3，自引：0，他引：3
为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统.在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制.下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制.该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证.仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好.当行驶速度不超过1 m/s时,拖拉机导航精度在50 mm以内,平均误差15 mm,能满足玉米秸秆行间作业要求. 相似文献
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基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向系统研究 总被引：3，自引：0，他引：3
针对农机装备电控液压自动转向系统生产成本高及电动方向盘自动转向系统中控制力矩小、存在自由行程的问题,设计了基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向机构及其电控系统,该系统主要包括自动转向执行机构、自动转向控制器和液压转向机构等。自动转向执行机构与原车液压转向机构连接实现自动转向功能,考虑了底盘阿克曼角的自动转向控制器实现车轮转向的精确控制,通过在转向驱动电机输出轴安装电磁离合器和转向柱扭矩传感器实现人工驾驶模式和自动驾驶模式的自动切换。试验结果表明,车轮转角响应平均稳态误差小于0.1°,最大稳态误差为0.158°,±20°阶跃信号最快响应时间达1.2 s,超调量小于1%,可以满足对各种轮式农机的自动导航辅助驾驶转向系统性能的要求。 相似文献
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不同土壤比阻下拖拉机耕深均匀性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对拖拉机跨区作业时系统响应特性和耕深均匀性,以力位综合控制为基础,提出了一种变论域模糊PID控制方法。根据拖拉机耕作特性,阐述了系统工作原理,并对其控制策略进行了分析,设计出变论域模糊PID控制器。借助MatLab/Simulink仿真平台开展了系统响应特性试验,同时结合拖拉机适耕土壤情况,选取土壤比阻均值约为3、4、6N/cm~2的3块典型试验田进行了田间实车试验。结果表明:提出的控制方法响应迅速、灵敏度较高,能较好地满足悬挂系统快速升降的工况需求;同时,加权系数取值对拖拉机耕深均匀性及其调节区间均有较大影响,为加权系数的自调整和多参数联合自动控制的研究奠定了基础。 相似文献
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基于最优控制的导航拖拉机速度与航向联合控制方法 总被引：3，自引：0，他引：3
为提高自动导航拖拉机工作效率和作业质量,以自动变速系统和自动转向系统为硬件支撑,结合最优控制理论,设计了基于速度和转向角的双参数最优控制算法.针对耙地作业要求,设计了直线路径跟踪与地头转弯路径跟踪控制器,运用Matlab软件对所设计的控制器进行了仿真分析,通过田间试验对所设计的控制器进行了验证.试验结果表明:控制器的横向偏差小于0.12m,航向偏差小于1.1°,速度偏差小于0.2 m/s,满足自动导航作业要求. 相似文献
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为减少对人工驾驶的依赖和提高作业质量、实现拖拉机自动转向,提出一种基于IMC-PID的拖拉机前轮转角自动控制系统,阐述系统整体结构,介绍系统的组成、工作原理和硬件设计方案。通过分析拖拉机自动转向系统的需求和整体控制策略,基于转向系统模型设计拖拉机前轮转角控制器,详细阐述IMC-PID转角控制算法的设计过程,应用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模型验证算法的可行性,并结合双力704型拖拉机进行实车试验。仿真试验和实测结果表明:所设计的控制系统信号跟踪的最大误差为1°,平均误差为0.4°,响应时间小于0.2 s;在模型误差20%时,系统仍保持良好的跟踪性能和抗扰动性。研究表明:前轮转角自动控制系统具有较好的动态响应和良好的跟踪效果,能基本满足田间导航的作业需求。 相似文献
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基于PID模糊控制器的闭式泵控系统特性研究与分析 总被引：1，自引：0，他引：1
拖拉机液压转向系统在转向时受到阻力较大,并存在转向系统控制精度差,转向过程中的非线性特点明显等特点,车辆不能精确的跟随方向盘进行转向。为提高拖拉机液压转向系统的转向精度和可控性,提出闭式泵控液压转向系统,采用永磁同步电动机直接驱动定量泵,定量泵通过闭式回路驱动转向液压缸。并设计PID模糊控制器闭环控制伺服电机转速,提高闭环控制液压转向系统的响应特性。对所提系统和模糊PID控制器在Matlab中搭建仿真模型,通过试验可知,所提系统及控制器可显著减少转向系统的响应时间由常规PID控制的0.8 s减为0.4 s,超调量由132.6 mm减至13.5 mm,稳定时间由5.7 s减为1.3 s,并且提高电控转向系统的抗干扰能力,满足拖拉机在恶劣条件下实现较为精确线控转向。 相似文献
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针对“精准农业”的作业需求,为提高植保机械的作业精度,降低驾驶人员的工作强度,设计了一种四轮转向液压底盘自动驾驶系统。该系统主要由车载电脑、行车控制器、RTK-DGPS采集装置、电控液压转向装置及行车状态采集装置等组成。行车状态采集装置采集行车参数信息并基于i CAN通信协议进行系统通信。车载电脑根据导航控制模型和各传感器实时参数生成控制指令,行车控制器根据车载电脑指令根据四轮车运动模型生成电控信号,并通过各电磁阀控制液压马达和转向油缸实现对底盘4个轮的转向。试验结果表明:当底盘前进速度为2m/s时,平均跟踪误差不超过0.04m。 相似文献
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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。 相似文献
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拖拉机耕深模糊PID自动控制策略研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为获得良好的拖拉机耕深均匀性、提高电液悬挂系统的控制精度,提出了一种耕深模糊PID自动控制策略。首先,介绍了系统的工作原理,并将加权系数应用于拖拉机力位综合控制的分析中,建立了系统各元件的数学模型;然后,根据系统的工作特性及耕深要求,设计了模糊PID控制器;最后,在Simulink中引入有限状态机模块,建立了电液悬挂系统力位综合控制的仿真模型。在相同阻力条件下,分别验证了加权系数取0、0.25、0.5、0.75、1时,控制器的响应效果并与PID控制器进行对比。仿真结果表明:提出的控制策略能更快、更精确地达到耕深设定值,满足了耕深均匀性的要求,为拖拉机电液悬挂系统多参数综合控制的设计提供了参考。 相似文献
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灌溉系统具有非线性、多干扰和时滞性等特点,为实现灌溉控制的智能决策与精准灌溉,提出基于阻尼累加离散灰色预测的Smith预估变论域模糊PID灌溉控制模型（DADGM-SVUFP）。针对模糊PID控制器控制精度不高、适应性不强等不足,设计指数函数型伸缩因子自适应调整模糊变量论域,采用Smith预估补偿器消除系统时滞性影响,改善系统适应性和鲁棒性。结合离散灰色预测（DGM）和阻尼累加灰色预测（DAGM）模型的预测性能优势,提出阻尼累加离散灰色预测（DADGM）利用阻尼趋势参数减缓预测过程数据变化趋势,有效提高了灌溉系统稳定性和控制精度。构建FPID、NVUFP、DGM-NVUFP和DADGM-SVUFP四个控制模型实施水肥灌溉控制仿真试验,结果表明DADGM-SVUFP与其他模型相比稳态误差最优,调节时间比NVUFP、DGM-NVUFP分别少3.75 s、1.29 s,超调量比NVUFP、DGM-NVUFP分别降低9.2%、5.4%。灌溉测试进一步验证基于DADGM-SVUFP的智能灌溉系统适应性好、响应迅速、控制精度高,控制效果和系统稳定性均优于其他模型,能够满足水肥气灌溉系统的智能决策和精准控制。 相似文献
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针对丘陵山地拖拉机作业地形复杂，传统电液悬挂控制系统地形适应性差的问题，设计了一套横向姿态可调的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统。根据丘陵山地拖拉机仿形控制作业需求，在传统悬挂结构基础上加装一个液压驱动旋转装置，设计了一种仿形悬挂机构，基于液压多点动力输出技术设计了带有负载反馈的闭心式液压控制系统，并提出了一种基于带死区的经典PID算法的控制方法。通过对阀控非对称液压缸工作原理的分析，建立了其数学模型并推导出仿形控制系统的传递函数，运用Matlab/Simulink建立了电液悬挂仿形控制系统的动力学模型并进行了仿真分析，仿真结果表明，系统在0°~11°阶跃信号的作用下，调整时间约为0.4s，几乎无超调，系统稳定后农机具横向倾角约为11.1°，稳态误差约为0.1°，仿真结果验证了该控制算法的有效性。通过对传统拖拉机的液压悬挂装置进行改装，将原来的手柄操纵式液压悬挂装置改装成带有虚拟终端的电液悬挂控制系统，搭建了仿形控制试验台并进行了室内台架试验，试验结果表明，系统调整时间约为2.2s，几乎无超调，系统稳定后农机具横向倾角约为11.2°，稳态误差约为0.2°，在系统允许误差（0.5°）范围内，试验结果验证了所设计的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统调节的快速性与稳定性，满足拖拉机等高线坡地作业需求。 相似文献
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为了提高移动式秸秆制粒机工作效率,解决玉米秸秆收获过程中作业速度与喂入量不匹配的问题,设计了一种移动式秸秆制粒机作业速度自动调控系统,以实现对秸秆制粒机作业速度的自动调控。该系统由喂入量-期望作业速度自适应变论域模糊控制器与液压马达转速调控系统构成,采用液压系统控制秸秆制粒机作业速度的方式进行调控。通过螺旋输送器功率得到实际喂入量,并根据灰色理论建立喂入量预测模型,以预测值作为变论域模糊控制器的输入;变论域控制器的输出作为液压马达转速调控系统的输入,作业速度PID控制器驱使液压控制系统调节制粒机行走机构改变作业速度,从而使作业速度和喂入量匹配,达到最佳喂入量,起到超前调节的目的。设计了3次试验,分别为模型参数的获取试验、均匀秸秆条件下的稳定性试验、非均匀秸秆条件下跟踪性能试验。试验结果表明,在均匀秸秆条件下,作业速度能够在3m内达到最佳作业状态,超调量小于5%,之后能够保持良好的平稳运行状态,使制粒机以最佳喂入量工作;同样,在非均匀秸秆条件下,作业速度能够以不大于5%的超调量跟踪喂入量的变化。试验证明,本系统能够实时检测作业速度和喂入量,达到作业速度和喂入量相匹配的目的,有效提高了移动式秸秆制粒机的工作效率。 相似文献
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轮灌条件下灌溉施肥系统混肥过程变论域模糊控制 总被引：1，自引：0，他引：1
灌溉施肥系统的混肥过程在轮灌条件下表现出非线性、时滞性、时变性和不确定性的特点。为解决该系统的控制问题,提出了一种变论域的模糊PI控制策略(VFPI),算法采用一组比例指数函数作为伸缩因子对模糊控制器的论域进行在线调整,同时引入了一个协模糊控制器,通过测量系统流量的变化在线调节控制器积分系数的基准值。为验证控制算法的有效性,搭建了灌溉施肥控制系统的试验平台,分别设计了4组不同配方内容和3组不同轮灌条件的模拟试验,采用本文提出的VFPI控制算法和常规PI控制算法进行了对比试验。试验结果表明,所提出的VFPI控制策略能够更好地适应配方内容变化以及轮灌条件变化对混肥过程造成的影响;相比于常规PI控制,VFPI控制的调节时间更短、超调量更小、动态过程更平稳。 相似文献