【摘要】：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對零排放、無污染、低噪音的綠色動力農(nóng)機具的需求越來越迫切,對電動拖拉機動力系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)逐漸成為研究熱點。然而,目前針對電動拖拉機動力系統(tǒng)參數(shù)的匹配和優(yōu)化,沒有一套系統(tǒng)的設(shè)計方法,同時面對拖拉機復(fù)雜多樣的作業(yè)工況,需要能夠適用于電動拖拉機不同作業(yè)需求的驅(qū)動控制方法。為此,本文以設(shè)施園藝用電動拖拉機為研究對象,在制定電動拖拉機動力系統(tǒng)驅(qū)動方案的基礎(chǔ)上,進行動力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方法和驅(qū)動控制策略的研究,并基于硬件在環(huán)仿真平臺和臺架試驗平臺進行試驗驗證。本文的具體研究內(nèi)容如下:(1)針對電動拖拉機底盤總體設(shè)計要求和作業(yè)動力需求,進行了底盤總體結(jié)構(gòu)方案和整機控制系統(tǒng)方案的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,制定了適用于電動拖拉機不同作業(yè)工況的雙電機耦合動力系統(tǒng)驅(qū)動方案,并建立了電動拖拉機動力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。(2)通過分析電動拖拉機整機動力性和經(jīng)濟性需求,研究動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件參數(shù)的匹配設(shè)計方法,并對驅(qū)動電機、動力電池、變速箱擋位數(shù)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了匹配設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,研究了傳動系統(tǒng)各傳動比參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法,建立了以驅(qū)動功率利用率為動力性目標函數(shù)、以連續(xù)作業(yè)時間為經(jīng)濟性優(yōu)化目標函數(shù)的多目標優(yōu)化問題,同時建立了地面允許附著力約束和各傳動關(guān)系約束的約束條件,基于混合罰函數(shù)法與粒子群優(yōu)化算法的結(jié)合算法對優(yōu)化設(shè)計問題進行了求解,并對優(yōu)化前后兩方案的電動拖拉機牽引特性進行了仿真對比分析,結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計后的電動拖拉機動力覆蓋范圍更廣,提高了整機重負載能力,兩電機工作趨勢較為一致,更加充分、合理地利用了電機驅(qū)動力。(3)根據(jù)驅(qū)動控制目標制定了基于雙電機耦合驅(qū)動型式的電動拖拉機驅(qū)動控制策略,包含輸入層、識別層、決策層和執(zhí)行層四個基本層次。對識別層的需求轉(zhuǎn)矩識別控制策略進行了研究,采用模糊PID算法對定速作業(yè)下的需求轉(zhuǎn)矩進行識別,與PID控制器的仿真效果進行對比,結(jié)果表明模糊PID控制器有效提高了對目標車速和牽引阻力的響應(yīng)速度和精度。對決策層的功率分配控制策略進行了研究,以基于最小功率損耗作為優(yōu)化分配目標,針對不同耦合驅(qū)動模式建立功率分配算法,通過離線仿真得到了控制規(guī)則,并與基于定比例功率分配控制策略下的控制效果進行了仿真對比,結(jié)果表明基于最小功率損耗的功率分配控制策略能夠有效減少動力系統(tǒng)功率損耗,提高整機驅(qū)動效率。(4)基于電動拖拉機驅(qū)動控制策略進行了驅(qū)動控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)�；赿SPACE搭建了電動拖拉機動力系統(tǒng)驅(qū)動控制的硬件在環(huán)仿真平臺,仿真結(jié)果表明驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制效果具有良好的有效性和實時性。同時搭建了臺架試驗平臺,試驗結(jié)果表明驅(qū)動控制系統(tǒng)在驅(qū)動真實動力總成機構(gòu)時具有較好的適應(yīng)性和控制效果。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S219.4
【圖文】：

歐美國家在７０？９０年代，由于當時的能源危機，很早就開始了電動拖拉機的研宄工作，很多逡逑技術(shù)較為成熟的產(chǎn)品己推向市場ｍ。逡逑２０世紀７０年代，美國Ｇｅｎｅｒａｌ邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃ公司設(shè)計了邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ系列電動拖拉機％如圖１－１所逡逑示，可用來進行修剪草坪、推雪、牽引掛車等作業(yè)，采用直流無刷電機驅(qū)動，由６組鉛酸電池作逡逑為動力源，功率范圍為５．９？ｌｌｋＷ，工作速度在４．８？１４．４ｋｍ／ｈ之間。美國Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ公司逡逑推出以燃料電池作為動力源的電動拖拉機，功率可達１４．７ｋＷ，通過調(diào)節(jié)燃料電池的數(shù)量來控制逡逑拖拉機的行駛速度，如圖１－２所示。逡逑漏逡逑圖１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ電動拖拉機邐圖１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ燃料電池電動拖拉機逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ邋ｆｕｅｌ邋ｃｅｌｌ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ逡逑上世紀９０年代以來，汽車電子、電池技術(shù)取得了重大進展，許多新的電子技術(shù)也開始應(yīng)用逡逑到拖拉機的設(shè)計中，開始向著電氣化、智能化方向發(fā)展。美國Ｇｏｒｉｌｌａ邋Ｖｅｈｉｃｌｅｓ公司生產(chǎn)的ｅ－ＡＴＶ逡逑系列電動拖拉機如圖１－３所示，采用６．２ｋＷ的直流電機驅(qū)動，由３？４組８Ｖ／１２５Ａｈ密封鉛酸電池逡逑作為動力源

歐美國家在７０？９０年代，由于當時的能源危機，很早就開始了電動拖拉機的研宄工作，很多逡逑技術(shù)較為成熟的產(chǎn)品己推向市場ｍ。逡逑２０世紀７０年代，美國Ｇｅｎｅｒａｌ邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃ公司設(shè)計了邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ系列電動拖拉機％如圖１－１所逡逑示，可用來進行修剪草坪、推雪、牽引掛車等作業(yè)，采用直流無刷電機驅(qū)動，由６組鉛酸電池作逡逑為動力源，功率范圍為５．９？ｌｌｋＷ，工作速度在４．８？１４．４ｋｍ／ｈ之間。美國Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ公司逡逑推出以燃料電池作為動力源的電動拖拉機，功率可達１４．７ｋＷ，通過調(diào)節(jié)燃料電池的數(shù)量來控制逡逑拖拉機的行駛速度，如圖１－２所示。逡逑漏逡逑圖１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ電動拖拉機邐圖１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ燃料電池電動拖拉機逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ邋ｆｕｅｌ邋ｃｅｌｌ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ逡逑上世紀９０年代以來，汽車電子、電池技術(shù)取得了重大進展，許多新的電子技術(shù)也開始應(yīng)用逡逑到拖拉機的設(shè)計中，開始向著電氣化、智能化方向發(fā)展。美國Ｇｏｒｉｌｌａ邋Ｖｅｈｉｃｌｅｓ公司生產(chǎn)的ｅ－ＡＴＶ逡逑系列電動拖拉機如圖１－３所示，采用６．２ｋＷ的直流電機驅(qū)動，由３？４組８Ｖ／１２５Ａｈ密封鉛酸電池逡逑作為動力源

歐美國家在７０？９０年代，由于當時的能源危機，很早就開始了電動拖拉機的研宄工作，很多逡逑技術(shù)較為成熟的產(chǎn)品己推向市場ｍ。逡逑２０世紀７０年代，美國Ｇｅｎｅｒａｌ邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃ公司設(shè)計了邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ系列電動拖拉機％如圖１－１所逡逑示，可用來進行修剪草坪、推雪、牽引掛車等作業(yè)，采用直流無刷電機驅(qū)動，由６組鉛酸電池作逡逑為動力源，功率范圍為５．９？ｌｌｋＷ，工作速度在４．８？１４．４ｋｍ／ｈ之間。美國Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ公司逡逑推出以燃料電池作為動力源的電動拖拉機，功率可達１４．７ｋＷ，通過調(diào)節(jié)燃料電池的數(shù)量來控制逡逑拖拉機的行駛速度，如圖１－２所示。逡逑漏逡逑圖１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ電動拖拉機邐圖１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ燃料電池電動拖拉機逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｅｌｅｃ－Ｔｒａｋ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｌｌｉｓ－Ｃｈａｌｍｅｒｓ邋ｆｕｅｌ邋ｃｅｌｌ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｔｒａｃｔｏｒ逡逑上世紀９０年代以來，汽車電子、電池技術(shù)取得了重大進展，許多新的電子技術(shù)也開始應(yīng)用逡逑到拖拉機的設(shè)計中，開始向著電氣化、智能化方向發(fā)展。美國Ｇｏｒｉｌｌａ邋Ｖｅｈｉｃｌｅｓ公司生產(chǎn)的ｅ－ＡＴＶ逡逑系列電動拖拉機如圖１－３所示，采用６．２ｋＷ的直流電機驅(qū)動，由３？４組８Ｖ／１２５Ａｈ密封鉛酸電池逡逑作為動力源

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2798406