犁耕作业大马力拖拉机驱动轮滑转率控制方法

发布时间：2025-07-03 02:47

　　 针对犁耕作业时大马力拖拉机驱动轮易产生过度滑转的问题,该研究以大马力拖拉机电液悬挂机组为研究对象,考虑"拖拉机-农具-土壤"系统的强非线性特征,在建立大马力拖拉机犁耕作业机组非线性系统动力学模型的基础上,提出基于滑模变结构控制的大马力拖拉机驱动轮滑转非线性控制方法;并以模糊PID控制为对比,采用Matlab/Simulink验证本文动力学模型的正确性和控制算法的有效性;以Lovol-TG1254型大马力拖拉机为载体,搭建犁耕作业大马力拖拉机驱动轮滑转控制平台,开展田间对比试验,并分析不同控制方法下的滑转控制效果,验证滑模变结构控制算法的控制精度和稳定性。试验结果表明:在2.17m/s的犁耕作业工况下,与模糊PID控制算法相比,滑模变结构控制算法将拖拉机驱动轮滑转率有效控制在最优值0.2,平均绝对值偏差为0.008,减小了约27%,最大偏差为0.028,减小了约49%;耕深、液压缸位移和水平牵引力调节变化量分别减小了27%、36%、42%。该研究提出的基于滑模变结构的大马力拖拉机驱动轮滑转控制方法可实现犁耕作业驱动轮滑转最优目标控制。

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【部分图文】：

图3 大马力拖拉机犁耕作业驱动轮滑转控制系统仿真模型

由图4b、图4c、图4d可知，在SMVSC控制系统中，土壤比阻阶跃变化时，液压缸活塞杆位移量由8.99cm伸出至9.56cm，耕深由21cm减小至16.21cm，通过减小耕深来抑制滑转率增大的趋势，水平牵引力稳定在7056.54N左右；模糊PID控制系统的液压缸活塞杆....

图4 大马力拖拉机犁耕作业驱动轮滑转控制仿真结果

图3大马力拖拉机犁耕作业驱动轮滑转控制系统仿真模型由此可见，在土壤条件发生改变时，和模糊PID控制相比，滑模变结构控制对外界扰动的消扰特性较好，响应相对较快，验证了其控制的有效性和优越性。

图1 拖拉机电液悬挂作业机组运动学及动力学分析简图

式中vOt、vO分别为驱动轮沿水平前进方向的理论速度和瞬时速度，m/s;rO、rK分别为驱动轮的几何半径和动力半径，m；ωK为驱动轮角速度，rad/s。在图1中，对拖拉机电液悬挂作业机组进行受力分析可知，拖拉机（包括悬挂机构）所受外力主要有：拖拉机的重力mTg(g为重力加速度，m....

图2 基于滑模变结构控制的驱动轮滑转控制原理简图

在建立的大马力拖拉机电液悬挂作业机组驱动轮滑转非线性系统动力学模型中，存在部分难以准确获得的时变运动参数和不确定项，且系统方程存在强非线性。当以最优滑转率为控制目标，实现大马力拖拉机犁耕作业驱动轮滑转自动控制时，需采用一种适应强非线性特点、对外界扰动不敏感的非线性控制方法。在运动....

本文编号：4055646