自走式高地隙噴霧機(jī)特種作業(yè)車在果園,農(nóng)作物后期病蟲害防止中,因工作效率高,噴灑效果好,而廣泛使用。然而,由于工作環(huán)境復(fù)雜,道路斜坡崎嶇不平,特別是藥箱在非滿載情況下,液體晃動,車-液耦合嚴(yán)重,噴霧機(jī)側(cè)翻極易造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。顯然,噴霧機(jī)作業(yè)車的通過性和側(cè)傾穩(wěn)定性問題已成為限制其技術(shù)推廣的核心問題。然而,國內(nèi)外對側(cè)傾穩(wěn)定性問題的研究主要針對客車、轎車、重型貨車以及特殊工程車輛。在此背景下,借鑒前人對常規(guī)車輛以及液罐車的橫向穩(wěn)定性研究。同時(shí),結(jié)合噴霧機(jī)作業(yè)車的特殊工況和結(jié)構(gòu),研究噴霧機(jī)特種作業(yè)車的主動安全技術(shù),并進(jìn)行相應(yīng)控制器的開發(fā),對噴霧機(jī)的行駛安全具有重要意義。文中建立噴霧機(jī)特種作業(yè)車的車-液耦合動力學(xué)模型,以車-液耦合動力學(xué)模型為基礎(chǔ),提出變論域模糊PID控制策略。并基于比例模型的相似性準(zhǔn)則原理,搭建作業(yè)車比例模型測試系統(tǒng),對變論域模糊PID控制策略進(jìn)行驗(yàn)證,碩士階段的全文主要工作如下:1.基于噴霧機(jī)作業(yè)車的實(shí)際作業(yè)工況,文中采用流體體積法(VOF)對噴霧機(jī)車-液耦合動力學(xué)簡化。首先利用隔離法獲取藥箱受到路面激勵(lì)時(shí)的加速物理模型,然后,利用Fluent流體仿真軟件對藥箱在不同作業(yè)工況(不同充液比、不同作業(yè)速度、不同路面傾角)受到側(cè)傾加速度激勵(lì)時(shí),對藥箱壁面沖擊力進(jìn)行數(shù)值模擬。其次,利用Matlab對沖擊力進(jìn)行曲線擬合,得到噴霧機(jī)不同工況下的沖擊力函數(shù)束。最后,將沖擊力函數(shù)加載到ADAMS虛擬作業(yè)車質(zhì)心,成功的解決了ADAMS無法定義和模擬變負(fù)載下噴霧機(jī)作業(yè)工況。2.在建立噴霧機(jī)作業(yè)車三維虛擬樣機(jī)模型的基礎(chǔ)上,文中在ADAMS中選擇Fiala解析輪胎模型,并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。依據(jù)ADAMS不平隨機(jī)路面的生成原理,基于諧波疊加法,利用Matlab編程對E、F級不平度系數(shù)擬合,實(shí)現(xiàn)了與ADAMS數(shù)據(jù)交換,最終生成ADAMS可直接識別的.rdf文件。文中基于田口試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,以E、F級隨機(jī)路面為噪聲因子,設(shè)計(jì)三因素三水平田口試驗(yàn)方案,通過虛擬仿真試驗(yàn),得到仿真時(shí)考慮液體沖擊的LTR明顯比未考慮變化更加明顯,證明了變負(fù)載下ADAMS與Fluent車-液耦合動力學(xué)聯(lián)合仿真的正確性。3.文中通過建立噴霧機(jī)六自由度數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出作業(yè)行駛時(shí)加速度穩(wěn)定性控制參數(shù)�；诩铀俣确�(wěn)定性控制原理,借助ADAMS/Controls模塊,確定了ADAMS虛擬噴霧機(jī)耦合模型的輸入和輸出,基于變論域理論,設(shè)計(jì)了變論域模糊PID控制器,并在Matlab/Simulink中建立了噴霧機(jī)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)平臺,通過ADAMS與Simulink的聯(lián)合仿真發(fā)現(xiàn):施加變論域模糊PID可以保證噴霧機(jī)側(cè)傾加速度穩(wěn)定在±2g,俯仰加速度穩(wěn)定在±4g,相比普通模糊PID和PID控制策略,安全裕度更高,控制效果更好。4.基于比例模型的相似性準(zhǔn)則,文中利用3D打印技術(shù),一次性成型打印噴霧機(jī)的行走系、噴桿、車架和水箱,經(jīng)裝配后形成噴霧機(jī)比例模型,并基于路面譜國際標(biāo)準(zhǔn)制作了E、F級隨機(jī)路面,根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件對微控制器和傳感器進(jìn)行選取,最終完成比例噴霧機(jī)模型測試系統(tǒng)的搭建,對變論域模糊PID控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到垂直載荷轉(zhuǎn)移率、側(cè)傾加速度和俯仰加速度的姿態(tài)變化仿真值與實(shí)驗(yàn)值相對誤差在20%以內(nèi),仿真值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,進(jìn)一步說明了變論域模糊PID控制策略的可行性。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S491
【部分圖文】：

全文技術(shù)路線

等效鐘擺模型

阻尼-彈簧-質(zhì)量模型
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2879255