發(fā)布時間：2020-11-02 07:46

　　 電驅(qū)動高地隙拖拉機具有環(huán)保、節(jié)能和安全等優(yōu)點,是解決由農(nóng)業(yè)機械所造成的環(huán)境污染和能源浪費問題的有效途徑之一,成為未來農(nóng)業(yè)機械的重要發(fā)展方向。本文在完成對電驅(qū)動高地隙拖拉機理論結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,開展了對驅(qū)動力分配策略的研究,并進行了相關(guān)的數(shù)學(xué)建模和仿真。針對目前高地隙拖拉機在結(jié)構(gòu)性能方面普遍存在地隙和輪距固定不變、驅(qū)動和轉(zhuǎn)向方式單一等缺點,提出四輪獨立驅(qū)動、四輪獨立轉(zhuǎn)向、地隙可調(diào)、輪距可調(diào)的電驅(qū)動高地隙拖拉機結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。通過對比四種車用電機的性能,確定永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)作為驅(qū)動電機,并根據(jù)高地隙拖拉機的整車設(shè)計參數(shù)和動力性能指標,確定驅(qū)動電機的額定功率、最大轉(zhuǎn)矩和減速比等參數(shù)以及整車的供電模式。對PMSM及其控制系統(tǒng)和車輛動力學(xué)進行了理論分析,在Matlab/Simulink中分別建立了PMSM及其控制系統(tǒng)仿真模型、拖拉機縱向動力學(xué)仿真模型、車輪及輪胎仿真模型。對PMSM控制系統(tǒng)進行了仿真,其結(jié)果表明：采用矢量控制-電流滯環(huán)跟蹤PWM控制方法,電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快,動態(tài)精度高,完全滿足電動車輛工作的特點。根據(jù)驅(qū)動力控制系統(tǒng)需要完成的主要功能,提出了四輪獨立電驅(qū)動高地隙拖拉機驅(qū)動力控制系統(tǒng)的分層控制體系,并明確定義了各層控制層所要完成的具體功能。根據(jù)四輪轉(zhuǎn)矩分配層的功能目標,在深入分析經(jīng)濟性最優(yōu)化分配控制思想和驅(qū)動防滑控制原理的基礎(chǔ)上,制定出簡單而有效的經(jīng)濟性分配控制策略和驅(qū)動防滑控制(Acceleration Slip Regulation, ASR)策略。開發(fā)了四輪獨立電驅(qū)動高地隙拖拉機驅(qū)動力控制系統(tǒng)整體仿真模型,并分別在不同附著系數(shù)和分離地面工況下對提出的經(jīng)濟性最優(yōu)化分配控制和ASR策略進行仿真分析。仿真結(jié)果表明：在附著系數(shù)為0.8的路面上保持加速踏板開度為12.5%行駛時,采用經(jīng)濟性最優(yōu)化分配控制模式下,驅(qū)動系統(tǒng)效率可提高48%；在附著系數(shù)為0.2的路面上保持加速踏板開度為100%行駛時,采用ASR模式下,牽引力可提高79.17%,速度可提高88.51%。這表明基于經(jīng)濟性最優(yōu)化驅(qū)動力分配控制策略可以明顯地改善高地隙拖拉機在驅(qū)動過程中的經(jīng)濟性,ASR策略則可以有效地提高高地隙拖拉機的牽引性和動力性。
【學(xué)位單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S219
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述
        1.2.1 高地隙農(nóng)用移動平臺研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電動車輛電驅(qū)動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 驅(qū)動系統(tǒng)能量分配優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 驅(qū)動防滑技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 高地隙拖拉機方案設(shè)計及部件選型匹配
    2.1 電驅(qū)動高地隙拖拉機結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
    2.2 整車設(shè)計參數(shù)及動力性能指標
        2.2.1 整車參數(shù)
        2.2.2 動力性能指標
    2.3 電驅(qū)動系統(tǒng)選型匹配
        2.3.1 驅(qū)動電機參數(shù)選型
        2.3.2 供電電源模式選擇
    2.4 本章小結(jié)
第三章 PMSM控制系統(tǒng)研究及車輛動力學(xué)分析
    3.1 永磁同步電機控制系統(tǒng)的研究
        3.1.1 PMSM坐標變換和數(shù)學(xué)模型
            3.1.1.1 PMSM坐標變換
            3.1.1.2 PMSM數(shù)學(xué)模型
        3.1.2 PMSM矢量控制策略研究
            3.1.2.1 PMSM矢量控制的原理
            3.1.2.2 PMSM矢量控制中電流控制方法
            3.1.2.3 PMSM矢量控制的PWM控制模式
        3.1.3 PMSM矢量控制及其仿真研究
            3.1.3.1 基于MATLB/Simlink的仿真建模
            3.1.3.2 PMSM仿真模型
            3.1.3.3 PMSM矢量控制仿真分析
    3.2 車輛動力學(xué)分析
        3.2.1 車輛行駛阻力
        3.2.2 車輛縱向運動模型
        3.2.3 車輪及輪胎模型分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 四輪驅(qū)動力分配控制方法研究
    4.1 驅(qū)動力控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    4.2 經(jīng)濟性優(yōu)化分配控制
        4.2.1 優(yōu)化分配基本思想
        4.2.2 優(yōu)化分配數(shù)學(xué)模型
        4.2.3 優(yōu)化分配系數(shù)分布
    4.3 驅(qū)動防滑控制
        4.3.1 驅(qū)動防滑控制原理
        4.3.2 驅(qū)動防滑控制策略
    4.4 本章小結(jié)
第五章 驅(qū)動力分配工況仿真分析
    5.1 驅(qū)動力控制系統(tǒng)整體仿真模型開發(fā)
    5.2 經(jīng)濟性控制仿真分析
    5.3 驅(qū)動防滑控制仿真分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與建議
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新內(nèi)容
    6.3 后續(xù)研究建議
參考文獻
致謝
碩士研究生期間申請的專利及獲獎情況

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本文編號：2866768