【摘 要】
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现代农业对无污染、可持续发展的要求日益提高,电动拖拉机正成为农业机械领域的研究热点。目前国内尚未发展出完善的电动拖拉机设计方法,且缺乏相应的电动拖拉机动力性、经济
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现代农业对无污染、可持续发展的要求日益提高,电动拖拉机正成为农业机械领域的研究热点。目前国内尚未发展出完善的电动拖拉机设计方法,且缺乏相应的电动拖拉机动力性、经济性评价指标。因此,本文以园艺电动拖拉机为研究对象,设计其驱动系统,提出一种双电机转矩耦合式的驱动结构;优化整车关键布置参数;并针对园艺拖拉机作业工况制定驱动控制策略。本文的具体内容与如下:(1)电动拖拉机底盘参数设计:以园艺作业用小型电动拖拉机作为设计对象,设计其电驱动底盘,针对双电机式驱动结构,设计耦合变速箱。根据园艺拖拉机主要的工作模式,提出适用于园艺电动拖拉机的动力性、经济性评价指标。最后,对驱动系统各部件进行参数匹配设计,尤其是电机功率、电池容量、齿轮传动比等关键参数。(2)驱动系统数学模型与优化设计:针对拖拉机犁耕工况下的受力情况,建立拖拉机纵向动力学数学模型,使用Matlab-Simulink软件对动力性进行仿真。结合四轮驱动拖拉机的结构形式,探讨轴荷分配对驱动效率的影响,提出了以运动效率、滑转效率为双目标的优化设计方法。同时建立地面附着力约束、前后轮转速差约束、质心位置约束的约束条件,使用NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行计算。结果表明,优化后的整车参数在运动效率与滑转效率两点上取得了平衡。(3)拖拉机田间定速作业控制策略:根据拖拉机驱动控制方法,提出了以速度为目标的定速自适应控制策略。分析了犁耕时阻力产生变化的原因,采用自适应模糊PID算法对拖拉机车速进行控制。仿真结果表明,所设计控制器在土壤阻力出现阶跃变化时能将车速控制在理想区间内,且在土壤阻力出现突变变化时,模糊PID控制算法响应速度快,能够在不同牵引阻力的情况下跟踪目标车速。
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