高地隙噴霧機(jī)側(cè)傾穩(wěn)定性控制研究
發(fā)布時間：2020-12-11 07:51
高地隙噴霧機(jī)屬于大型、高端的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)裝備,其具有整機(jī)質(zhì)心高、離地間隙大及單次載藥量多等特點(diǎn),能夠很好的滿足玉米等高稈作物生長中后期的施藥作業(yè)需求。在其轉(zhuǎn)向行駛或作業(yè)過程中,由于外部激勵及系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化導(dǎo)致整機(jī)側(cè)傾穩(wěn)定性變差,嚴(yán)重時會面臨側(cè)翻的危險。本文以高地隙噴霧機(jī)為研究對象,以提高其側(cè)傾穩(wěn)定性為研究目標(biāo),開展了側(cè)傾穩(wěn)定性控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、整機(jī)動力學(xué)建模和控制方法研究。主要研究工作如下:(1)在簡要分析了高地隙噴霧機(jī)獨(dú)特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其穩(wěn)定性影響因素后,本文提出針對簧載質(zhì)量中的藥箱質(zhì)量施加運(yùn)動控制,使其在運(yùn)動過程中始終保持穩(wěn)定狀態(tài),減小其產(chǎn)生的側(cè)傾力矩以提高整機(jī)側(cè)傾穩(wěn)定性,并以此為本文的主要研究內(nèi)容,制定了相應(yīng)的技術(shù)路線。(2)針對高地隙噴霧機(jī)建立了側(cè)傾方向動力學(xué)模型,分析可知在行駛或作業(yè)過程中側(cè)傾穩(wěn)定性與其簧載質(zhì)量側(cè)傾角以及側(cè)向加速度具有一定的關(guān)系,兩者會產(chǎn)生側(cè)傾力矩并引起輪胎垂直載荷的變化,以橫向載荷轉(zhuǎn)移率(LLTR)作為側(cè)傾穩(wěn)定性的綜合評價指標(biāo)。結(jié)合課題組成員設(shè)計(jì)的高地隙噴霧機(jī)底盤系統(tǒng)試驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)和布局,提出了藥箱運(yùn)動姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,并基于此設(shè)計(jì)了一套適用于該試...
【文章來源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
側(cè)傾運(yùn)動動力學(xué)模型
高地隙噴霧機(jī)側(cè)傾穩(wěn)定性控制研究13注：1-左后輪；2-左后懸架；3-左后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；4-后橫梁；5縱向車架；6-左前輪；7-左前懸架；8-左前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；9-前橫梁；10-右前輪；11-右前懸架；12-右前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；13-右后輪；14-右后懸架；15-右后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖2-2高地隙噴霧機(jī)試驗(yàn)平臺Fig.2-2Highclearancesprayertestplatform1、位置控制準(zhǔn)確。利用角度傳感器及位移傳感器進(jìn)行液壓缸伸縮位置反饋，結(jié)合相應(yīng)控制算法，優(yōu)化控制效果，達(dá)到精準(zhǔn)控制位置的目的；2、響應(yīng)迅速、平穩(wěn)無沖擊。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中動力傳輸采用液壓傳動方式，液壓傳動具有響應(yīng)速度快，傳動平穩(wěn)、無沖擊等優(yōu)點(diǎn)；3、結(jié)構(gòu)簡單，便于拆裝。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時需要保證在實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，盡可能簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時保證有足夠的強(qiáng)度。表2-1試驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.2-1Structureparametersofthetestplatform指標(biāo)單位描述指標(biāo)單位描述輪胎型號/K709A驅(qū)動方式/電驅(qū)動軸距m0.750凈重kg160離地間隙m0.475外形尺寸m1.40.7650.64輪距m0.685藥箱容積L40整機(jī)布置順序/藥箱→底盤→懸架→輪胎轉(zhuǎn)向/四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向2.2.2主動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)主動調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以參考其他平臺支撐類設(shè)備的設(shè)計(jì)，目前國內(nèi)有許多相關(guān)科研人員進(jìn)行過此類產(chǎn)品的研究，主要用于各種不同類型的支撐平臺在平面或空間內(nèi)的角度調(diào)平[46-53]。目前，調(diào)平方法主要有兩種：位置反饋調(diào)平和角度反饋調(diào)平法[54]。前者是根據(jù)平臺支撐點(diǎn)的位移量變化計(jì)算控制量，間接調(diào)節(jié)平臺的傾角，此類調(diào)平方法的準(zhǔn)確
有的支撐方案一般三點(diǎn)支撐或四點(diǎn)支撐，當(dāng)采用四點(diǎn)支撐時，根據(jù)三點(diǎn)確定一個平面的原理，有一個點(diǎn)的支撐屬于虛約束，可能存在虛腿現(xiàn)象。但對于一些大平面來說，如果采用“中心承重，兩點(diǎn)鉸接”的支撐方式，在傾角過大的情況下，可能會發(fā)生失穩(wěn)的情況，因此，本文對于主動調(diào)平系統(tǒng)的支撐方案采用“中心承重，三點(diǎn)鉸接”的四點(diǎn)支撐方案，但不同于傳統(tǒng)的四點(diǎn)支撐方案，其中第四點(diǎn)為具有一定阻尼剛度的虛約束，在一定程度上增強(qiáng)了系統(tǒng)剛度，減小了承載平面突然傾角過大導(dǎo)致的失穩(wěn)情況，同時不影響控制系統(tǒng)的作用效果，具體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。如圖2-3中所示，主動調(diào)平系統(tǒng)主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、測控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)三個組成部分。機(jī)械機(jī)構(gòu)由底部鋼架、中心承重架、萬向節(jié)轉(zhuǎn)動副、球鉸副和上承載平臺組成，由于萬向節(jié)的作用，上承載平臺可以繞橫向和縱向旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；測控系統(tǒng)主要包括角度傳感器、位移傳感器和控制器，起到采集信息、處理信息和發(fā)送控制指令的作用，由液壓油缸來執(zhí)行該指令；液壓系統(tǒng)中主要有直流電機(jī)、油泵、電磁比例閥和液壓油缸等液壓元件組成，為液壓油缸的伸縮提供動力，因此也被稱為液壓動力總成。注：1.底部鋼架2.下連接球鉸3.液壓油缸（①，②，③）4.內(nèi)螺紋連接件5.上連接球鉸6.下連接片7.位移傳感器8.上連接片9.承載平臺10.角度傳感器11.直流電機(jī)12.電磁比例閥13.油箱14.萬向節(jié)15.中心承重桿16.控制器圖2-3主動調(diào)平系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-3Schematicdiagramofactivetorquesystem從結(jié)構(gòu)上來分析，圖中所示的支撐方案屬于四點(diǎn)支撐方式，但是與常見的四點(diǎn)支撐
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]丘陵山地拖拉機(jī)車身調(diào)平雙閉環(huán)模糊PID控制方法[J]. 齊文超,李彥明,張錦輝,覃程錦,劉成良,殷月朋. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2019(10)
[2]采棉機(jī)體積流量灰色預(yù)測模糊PID控制方法[J]. 王由之,王磊,李光耀,張勇,劉秀梅,張宏文. 農(nóng)機(jī)化研究. 2020(04)
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[4]灰色模糊PID控制在感應(yīng)加熱管道中的應(yīng)用[J]. 祝帆,李美求. 機(jī)電工程技術(shù). 2019(03)
[5]農(nóng)業(yè)植保機(jī)械技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王孝民. 農(nóng)機(jī)使用與維修. 2019(03)
[6]丘陵山地拖拉機(jī)車身調(diào)平控制仿真分析與試驗(yàn)[J]. 彭賀,馬文星,王忠山,劉春寶,黃健,趙恩鵬. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(01)
[7]2019年農(nóng)作物重大病蟲害發(fā)生趨勢[J]. 劉萬才. 農(nóng)藥市場信息. 2018(30)
[8]大型高地隙噴霧機(jī)噴桿主動懸架自適應(yīng)模糊滑�？刂芠J]. 薛濤,李偉,杜岳峰,毛恩榮,溫浩軍. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(21)
[9]匹配機(jī)械彈性車輪的汽車穩(wěn)定性分析[J]. 李海青,趙又群. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[10]農(nóng)用底盤主動平衡試驗(yàn)平臺與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 趙建柱,高明遠(yuǎn),馬晨旭,王志策,黃瑩,黃韶炯. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(11)
博士論文
[1]高地隙噴霧機(jī)主動減振與整車姿態(tài)綜合控制方法研究[D]. 武秀恒.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]高地隙噴霧機(jī)獨(dú)立式立軸空氣懸架設(shè)計(jì)方法與特性研究[D]. 陳雨.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]高地隙自走式噴霧機(jī)全工況滑轉(zhuǎn)率控制方法研究[D]. 陳隨英.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]基于微分幾何解耦的汽車主動懸架控制算法研究[D]. 陳建國.湖南大學(xué) 2013
[5]線控四輪獨(dú)立驅(qū)動輪轂電機(jī)電動汽車穩(wěn)定性與節(jié)能控制研究[D]. 李剛.吉林大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于液體側(cè)向晃動非線性等效機(jī)械模型的液罐車行駛穩(wěn)定性研究[D]. 孟祥雨.吉林大學(xué) 2019
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[7]二十二自由度車輛動力學(xué)建模與仿真分析研究[D]. 魏天將.湖南大學(xué) 2015
[8]覆帶式山地作業(yè)機(jī)及其自動調(diào)平系統(tǒng)的研究[D]. 劉凱.北京林業(yè)大學(xué) 2013
[9]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車載平臺自動調(diào)平控制系統(tǒng)的研究[D]. 王冰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[10]高地隙自走式噴霧機(jī)輪距可調(diào)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 竇玲靜.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2012
本文編號：2910158
【文章來源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
側(cè)傾運(yùn)動動力學(xué)模型
高地隙噴霧機(jī)側(cè)傾穩(wěn)定性控制研究13注：1-左后輪；2-左后懸架；3-左后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；4-后橫梁；5縱向車架；6-左前輪；7-左前懸架；8-左前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；9-前橫梁；10-右前輪；11-右前懸架；12-右前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；13-右后輪；14-右后懸架；15-右后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖2-2高地隙噴霧機(jī)試驗(yàn)平臺Fig.2-2Highclearancesprayertestplatform1、位置控制準(zhǔn)確。利用角度傳感器及位移傳感器進(jìn)行液壓缸伸縮位置反饋，結(jié)合相應(yīng)控制算法，優(yōu)化控制效果，達(dá)到精準(zhǔn)控制位置的目的；2、響應(yīng)迅速、平穩(wěn)無沖擊。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中動力傳輸采用液壓傳動方式，液壓傳動具有響應(yīng)速度快，傳動平穩(wěn)、無沖擊等優(yōu)點(diǎn)；3、結(jié)構(gòu)簡單，便于拆裝。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時需要保證在實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，盡可能簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時保證有足夠的強(qiáng)度。表2-1試驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.2-1Structureparametersofthetestplatform指標(biāo)單位描述指標(biāo)單位描述輪胎型號/K709A驅(qū)動方式/電驅(qū)動軸距m0.750凈重kg160離地間隙m0.475外形尺寸m1.40.7650.64輪距m0.685藥箱容積L40整機(jī)布置順序/藥箱→底盤→懸架→輪胎轉(zhuǎn)向/四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向2.2.2主動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)主動調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以參考其他平臺支撐類設(shè)備的設(shè)計(jì)，目前國內(nèi)有許多相關(guān)科研人員進(jìn)行過此類產(chǎn)品的研究，主要用于各種不同類型的支撐平臺在平面或空間內(nèi)的角度調(diào)平[46-53]。目前，調(diào)平方法主要有兩種：位置反饋調(diào)平和角度反饋調(diào)平法[54]。前者是根據(jù)平臺支撐點(diǎn)的位移量變化計(jì)算控制量，間接調(diào)節(jié)平臺的傾角，此類調(diào)平方法的準(zhǔn)確
有的支撐方案一般三點(diǎn)支撐或四點(diǎn)支撐，當(dāng)采用四點(diǎn)支撐時，根據(jù)三點(diǎn)確定一個平面的原理，有一個點(diǎn)的支撐屬于虛約束，可能存在虛腿現(xiàn)象。但對于一些大平面來說，如果采用“中心承重，兩點(diǎn)鉸接”的支撐方式，在傾角過大的情況下，可能會發(fā)生失穩(wěn)的情況，因此，本文對于主動調(diào)平系統(tǒng)的支撐方案采用“中心承重，三點(diǎn)鉸接”的四點(diǎn)支撐方案，但不同于傳統(tǒng)的四點(diǎn)支撐方案，其中第四點(diǎn)為具有一定阻尼剛度的虛約束，在一定程度上增強(qiáng)了系統(tǒng)剛度，減小了承載平面突然傾角過大導(dǎo)致的失穩(wěn)情況，同時不影響控制系統(tǒng)的作用效果，具體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。如圖2-3中所示，主動調(diào)平系統(tǒng)主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、測控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)三個組成部分。機(jī)械機(jī)構(gòu)由底部鋼架、中心承重架、萬向節(jié)轉(zhuǎn)動副、球鉸副和上承載平臺組成，由于萬向節(jié)的作用，上承載平臺可以繞橫向和縱向旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；測控系統(tǒng)主要包括角度傳感器、位移傳感器和控制器，起到采集信息、處理信息和發(fā)送控制指令的作用，由液壓油缸來執(zhí)行該指令；液壓系統(tǒng)中主要有直流電機(jī)、油泵、電磁比例閥和液壓油缸等液壓元件組成，為液壓油缸的伸縮提供動力，因此也被稱為液壓動力總成。注：1.底部鋼架2.下連接球鉸3.液壓油缸（①，②，③）4.內(nèi)螺紋連接件5.上連接球鉸6.下連接片7.位移傳感器8.上連接片9.承載平臺10.角度傳感器11.直流電機(jī)12.電磁比例閥13.油箱14.萬向節(jié)15.中心承重桿16.控制器圖2-3主動調(diào)平系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-3Schematicdiagramofactivetorquesystem從結(jié)構(gòu)上來分析，圖中所示的支撐方案屬于四點(diǎn)支撐方式，但是與常見的四點(diǎn)支撐
【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[10]高地隙自走式噴霧機(jī)輪距可調(diào)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 竇玲靜.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2012
本文編號：2910158
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