【摘要】：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)決定了車輛的行駛方向,是影響車輛行駛性、穩(wěn)定性和安全性的重要因素之一。目前拖拉機(jī)多采用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能減輕駕駛員負(fù)擔(dān),但是沒有路感,駕駛員不能通過轉(zhuǎn)向阻力感受路面信息,同時(shí)在不轉(zhuǎn)向時(shí),液壓油也不斷地被泵入轉(zhuǎn)向器再流回油箱,能量損耗很大。但是由于拖拉機(jī)需要的動(dòng)力大,成本控制得較低,因此先進(jìn)的轉(zhuǎn)向技術(shù)都沒有在拖拉機(jī)上得到應(yīng)用。然而,隨著國內(nèi)農(nóng)業(yè)形勢的改變,人們對(duì)拖拉機(jī)的舒適性、操穩(wěn)性、安全性能要求的提高,加之電子技術(shù)成本的降低以及電液一體化的發(fā)展,液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)和線控轉(zhuǎn)向技術(shù)得到融合,發(fā)展了以電子控制技術(shù)為核心的線控液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)。此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所有優(yōu)點(diǎn)和液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)車輛和工程車輛。本文主要研究線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在拖拉機(jī)上的應(yīng)用,并且根據(jù)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比可調(diào)的特點(diǎn)和電子控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),對(duì)拖拉機(jī)在道路行駛時(shí)的理想角傳動(dòng)比以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行研究。本文主要完成了以下任務(wù):(1)拖拉機(jī)人—機(jī)—地閉環(huán)系統(tǒng)的建立。減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)是本文研究的目的之一,因此建立了包括駕駛員在內(nèi)的人—機(jī)—地閉環(huán)系統(tǒng),并獲取狀態(tài)方程。同時(shí)驗(yàn)證了所建閉環(huán)系統(tǒng)的正確性。(2)橫擺角速度增益值的優(yōu)化。本文采用了定橫擺角速度增益值不變的方法獲取理想角傳動(dòng)比,而橫擺角速度增益值常常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值,很難適應(yīng)不同的車輛和工況,因此本文采用智能的方法對(duì)橫擺角速度增益值進(jìn)行優(yōu)化。由于拖拉機(jī)在作業(yè)時(shí)常常需要轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn),在道路上行駛,速度相對(duì)較高,有必要考慮拖拉機(jī)的操縱穩(wěn)定性,因此本文以拖拉機(jī)道路行駛時(shí)的操穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),基于遺傳算法對(duì)橫擺角速度增益值進(jìn)行優(yōu)化。最終獲取理想角傳動(dòng)比與方向盤轉(zhuǎn)角、速度的脈譜圖。(3)提出雙通道模糊PID控制策略。針對(duì)單活塞桿液壓缸的不對(duì)稱性,提出雙通道模糊PID控制的方法,基于Simulink/Simhydraulic建立系統(tǒng)的物理模型,完成正弦跟隨、角脈沖響應(yīng)和隨機(jī)跟隨仿真試驗(yàn),分析線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同的控制方法下的轉(zhuǎn)向效果,最終驗(yàn)證了雙通道模糊PID控制方法高精度、快響應(yīng),并且能夠彌補(bǔ)液壓缸不對(duì)稱性的影響。(4)完成臺(tái)架試驗(yàn)。在已有的線控液壓轉(zhuǎn)向控制臺(tái)架上完成正弦跟隨、階躍響應(yīng)和隨機(jī)轉(zhuǎn)向試驗(yàn),對(duì)比分析不同控制方法對(duì)轉(zhuǎn)向精度的影響,從而驗(yàn)證雙通道模糊PID控制方法的優(yōu)越性。(5)完成樣機(jī)的改裝與試驗(yàn)。基于沃得854拖拉機(jī)型,對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行改裝。針對(duì)改裝后的液壓油路,設(shè)計(jì)閥座,將所有的液壓元件裝在閥座上組成液壓總成以減小能量損耗,并且與原轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并聯(lián)。選取蛇形、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、角脈沖三種經(jīng)典工況,在田間完成試驗(yàn),包括翻耕前和翻耕后兩種路面。對(duì)比分析不同控制方法的試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步驗(yàn)證了雙通道模糊PID控制策略不僅能夠提高控制精度,同時(shí)能夠彌補(bǔ)單活塞桿液壓缸的不對(duì)稱性。(6)總結(jié)與展望。總結(jié)本文的研究工作,歸納本文的創(chuàng)新點(diǎn),展望相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的研究與發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S219
【圖文】：

向負(fù)擔(dān)過重，因此迫切地需要發(fā)展新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。逡逑然而，打破這一設(shè)計(jì)是在２０世紀(jì)５０年代，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)，從此助力逡逑裝置便成為主流轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)［５］，其結(jié)構(gòu)圖如圖１－１所示。機(jī)械式液壓助逡逑力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生液壓助力，放大并且補(bǔ)償了駕駛員對(duì)方向盤施逡逑加的轉(zhuǎn)向力矩，從而使駕駛員操縱車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的力減小，減輕駕駛員的疲勞感。同時(shí)逡逑能夠使駕駛員更輕松地完成急轉(zhuǎn)彎避免交通事故，提高安全性能。此外，它還能利用逡逑液壓缸的作用緩沖吸收路面?zhèn)鬟f到方向盤的振動(dòng)，提高了駕駛員舒適性。伴隨著電控逡逑技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)漸漸地取代機(jī)械式的，不再消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)逡逑動(dòng)液壓泵，而是采用電動(dòng)泵單元。但還是存在一些缺點(diǎn)，燃油經(jīng)濟(jì)性、存在滲油問題逡逑以及參數(shù)不能調(diào)節(jié)等。逡逑儲(chǔ)油罐Ｊ逡逑ｙｆ邐轉(zhuǎn)向柱逡逑轉(zhuǎn)向助力泵＾逡逑控制逡逑動(dòng)力缸逡逑圖１－１液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｔｅｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２０世紀(jì)７０年代，美國成功研發(fā)了負(fù)荷傳感型全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)［６１，其結(jié)構(gòu)如圖１－２逡逑所示

Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｓｔｅｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑隨著人們要求的日漸提高，在２０世紀(jì)８０年代末，日本鈴木公司首次將電動(dòng)助力逡逑轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)用到自己的車上［１Ｇ］。結(jié)構(gòu)圖如圖１－３所示，此系統(tǒng)采用直流電機(jī)取代了傳逡逑統(tǒng)助力系統(tǒng)中的液壓泵，少了油管回路和閥體，大大簡化了結(jié)構(gòu)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向根據(jù)逡逑電機(jī)助力的對(duì)象不同分為轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式和齒條助力式三種不同的類型［１１］。逡逑只有在駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，電機(jī)才提供補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向力矩，避免了液壓泵一直工作而逡逑帶來的能量損耗。并且系統(tǒng)所提供的助力可以根據(jù)車輛的類別、車速或者駕駛員的喜逡逑好進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有更高的靈活性。由于電機(jī)提供的動(dòng)力較小，因此多適用于汽車。逡逑圖１－３電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｔｅｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑１．轉(zhuǎn)向電機(jī)２．轉(zhuǎn)向柱３．轉(zhuǎn)向齒輪４．轉(zhuǎn)向齒條逡逑線控技術(shù)最早出現(xiàn)于航空領(lǐng)域，許多商用和軍用飛機(jī)都采用了線控飛行飛控系統(tǒng)。逡逑線控技術(shù)還可以運(yùn)用于駕駛、節(jié)流閥、制動(dòng)以及最新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)與汽逡逑車技術(shù)的結(jié)合，到２０世紀(jì)末，奔馳公司首度在自己的概念車（Ｆ４００Ｃａｒｖｉｎｇ）上安裝逡逑了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)［１２１，實(shí)現(xiàn)了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)在實(shí)車上的運(yùn)用。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)逡逑被舍棄，取而代之以傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電子控制單元［５’１３１。傳感器檢測到駕駛員的逡逑意圖送入到控制器中

Ｖ邐＾逡逑圖１－２全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｓｔｅｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑隨著人們要求的日漸提高，在２０世紀(jì)８０年代末，日本鈴木公司首次將電動(dòng)助力逡逑轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)用到自己的車上［１Ｇ］。結(jié)構(gòu)圖如圖１－３所示，此系統(tǒng)采用直流電機(jī)取代了傳逡逑統(tǒng)助力系統(tǒng)中的液壓泵，少了油管回路和閥體，大大簡化了結(jié)構(gòu)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向根據(jù)逡逑電機(jī)助力的對(duì)象不同分為轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式和齒條助力式三種不同的類型［１１］。逡逑只有在駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，電機(jī)才提供補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)向力矩，避免了液壓泵一直工作而逡逑帶來的能量損耗。并且系統(tǒng)所提供的助力可以根據(jù)車輛的類別、車速或者駕駛員的喜逡逑好進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有更高的靈活性。由于電機(jī)提供的動(dòng)力較小，因此多適用于汽車。逡逑圖１－３電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｔｅｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑１．轉(zhuǎn)向電機(jī)２．轉(zhuǎn)向柱３．轉(zhuǎn)向齒輪４．轉(zhuǎn)向齒條逡逑線控技術(shù)最早出現(xiàn)于航空領(lǐng)域，許多商用和軍用飛機(jī)都采用了線控飛行飛控系統(tǒng)。逡逑線控技術(shù)還可以運(yùn)用于駕駛、節(jié)流閥、制動(dòng)以及最新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)與汽逡逑車技術(shù)的結(jié)合，到２０世紀(jì)末，奔馳公司首度在自己的概念車（Ｆ４００Ｃａｒｖｉｎｇ）上安裝逡逑了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)［１２１

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張奇奇;張俊達(dá);徐春梅;;某皮卡車型液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)回正性能提升[J];汽車實(shí)用技術(shù);2017年14期

2 譚冬梅;;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)[J];南方農(nóng)機(jī);2009年03期

3 劉錄秀;裝有電子-液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的城市公交大客車[J];汽車與配件;2004年29期

4 張幸福;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用與維護(hù)[J];汽車維修與保養(yǎng);2003年11期

5 張中元;裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的探討[J];化工礦物與加工;2000年04期

6 于增揚(yáng);;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械;1999年06期

7 何強(qiáng);頓河-1500聯(lián)合收割機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障一例[J];現(xiàn)代化農(nóng)業(yè);1999年12期

8 王偉東;;振動(dòng)壓路機(jī)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[J];建筑機(jī)械;1988年03期

9 梁宗銓;;礦用車輛的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其新原件[J];礦山機(jī)械;1982年02期

10 王存堂;陳林;焦文瑞;何國志;房義軍;秦志文;;電比例主動(dòng)控制液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];液壓與氣動(dòng);2015年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 王廣輝;張金孟;楊陽;程顯;;汽車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共振噪音問題解析[A];第十四屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

2 陳松;夏長高;丁華;賀建軍;;AMESim在電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向平順性研究中的應(yīng)用[A];2008中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2008年

3 謝俊卿;許斌;張少江;郜鑫;;循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器與智能化控制模塊的融合探索[A];第十三屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2016年

4 馬方杰;王彥超;;基于Matlab的EPS助力控制策略的實(shí)現(xiàn)[A];第十二屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 梁世明;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障的排除[N];山西科技報(bào);2003年

2 遷西縣農(nóng)業(yè)局（064300）付欣然;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常出啥毛病[N];河北科技報(bào)(農(nóng)村版);2000年

3 記者 周雨 實(shí)習(xí)生 王竣夫;老國企搬“活”了[N];重慶日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 柴牧;具有彈性扭轉(zhuǎn)懸架的鉸接車輛動(dòng)力學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2017年

2 黃開啟;大客車液壓助力主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制研究[D];華南理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 龔佳慧;拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理想角傳動(dòng)比獲取及系統(tǒng)控制研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

2 馮義顯;電控全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)泄漏補(bǔ)償方法研究[D];江蘇大學(xué);2018年

3 雷軍波;全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)理論建模仿真研究[D];華僑大學(xué);2006年

4 梅士坤;拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 荊小懷;裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的數(shù)字仿真與特性分析[D];吉林大學(xué);2004年

6 常江雪;拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制策略研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 吳俊淦;拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的路感控制策略研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

8 陸W氈

本文編號(hào)：2759093