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电控液压悬挂技术是二十世纪七十年代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发展方向和主要配置。
本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和工程应用,针对中国一拖集团公司大型拖拉机的电控液压悬挂系统,根据电控液压悬挂系统的基本元件和特性进行参数化建模仿真;基于当前在拖拉机上控制技术的研究,创新性地率先将Fuzzy-PID控制应用于拖拉机电控液压悬挂系统。通过实验与仿真结果分析比较可知,Fuzzy-PID控制进一步提高了悬挂系统的动态响应性能。
最后通过田间试验,将采集的试验数据经过处理后所得到的试验曲线与所选择的控制策略控制的仿真模型仿真后得到的曲线进行分析对比,进一步验证了建立数学模型的正确性和合理性,同时也可以验证出所选择的Fuzzy-PID控制策略应用在拖拉机电控液压悬挂系统是可行的。
本文针对电控液压悬挂系统控制系统的研究,主要研究了以下内容。
1.根据电控液压悬挂系统的工作原理,分析了系统元件的特性和查阅相关的资料,建立了系统的数学模型。
2.根据中国一拖东方红-1604拖拉机上的液压悬挂系统配置和参数,计算出简化的电控液压悬挂系统的传递函数;从而可以为后面结合控制策略来对系统的动态特性进行分析和对比提供条件。
3.通过输出反馈,对滑转率和位调节综合控制进行了研究,以设定的滑转率和耕深值(在此设定的是耕深和滑转率的电压值)为输入量,电液比例方向阀上的电磁铁的电流值为输出量(控制电液比例阀阀芯的位移从而达到控制液压油的流向和流量),运用图形化仿真工具SIMULINK和MATLAB模糊逻辑工具箱建立了电控液压悬挂系统的Fuzzy-PID控制系统和设计了Fuzzy-PID控制器。
4.执行仿真并对比分析了Fuzzy-PID控制前后的控制作用,通过无校正的系统模型、采用PID控制的数学模型、采用模糊控制的数学模型和采用Fuzzy-PID控制的数学模型曲线特性进行分析对比,验证出采用Fuzzy-PID控制的数学模型是优于其他模型的,也验证了Fuzzy-PID控制应用与电控液压悬挂系统是可行的和合适的。
5.根据制定的试验方案和实际情况,通过对拖拉机电控液压悬挂系统实施了田间试验中采集的数据进行处理得到试验曲线。并和建立的Fuzzy-PID控制系统模型仿真曲线分析对比,验证了建立的电控液压悬挂系统模型的正确性和合理性,也验证了把Fuzzy-PID控制应用与拖拉机电控液压悬挂系统是可行的。
综上所述的研究内容,本课题的研究成果主要有:
1.基于当前电控液压悬挂系统常用的元件的分析和参数的选择和参考资料,并根据当前控制技术的发展和电控液压悬挂系统的工作原理,建立了电控液压悬挂系统比较常用的数学模型,求出了比较通用的系统简化后的传递函数。
2.率先设计出了应用于电控液压悬挂系统的Fuzzy-PID控制器,并建立了电控液压悬挂Fuzzy-PID控制系统,控制前后仿真结果表明了Fuzzy-PID控制应用于电控液压悬挂系统的可行性和有效性。
3.通过田间试验采集到的数据处理后的曲线与建立模型的仿真曲线分析对比,进一步确定了Fuzzy-PID控制在电控液压悬挂系统的可用性和建立的控制模型的合理性,也进一步验证了所设计的Fuzzy-PID控制器用于与电控液压悬挂系统是合适的和可行的,这为以后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。