现代大功率拖拉机自动换挡控制系统.pdf

现代大功率拖拉机自动换挡控制系统 1 3 53 7 4 9 35 6732 7 138 4 57 3 7 30 4 47 2 23 0 9 138 7 73 关键词 拖拉机控制系统自动换挡 概述 大功率 多用途和智能化是现代高品质拖拉机 的性能特征 为了确保现代拖拉机的这些卓越性能 世界上许多著名拖拉机制造公司的产品均广泛应用 了电液控制技术 完全可以用机电液一体化技术应 用程度的高低来表征其产品的先进性和实用性 大 功率拖拉机传动系统型式基本上可以归纳为下列几 种 主离合器 机械换挡变速箱 A B 湿式主离 合器 动力换挡变速箱 A C 直接传动动力换 挡变速箱 D C 液力机械传动动力换挡变速箱 A C 液压传动变速箱 E 液压机械传动变 速箱 EB 当然还有其它特殊类型的传动型式 尽管传动型式是多样的 但随着电子液压一体化技 术的高速发展 电液控制的自动换挡系统在现代大 功率拖拉机上应用越来越普遍 并已形成了现代科 学设计潮流 自动换挡系统在提高拖拉机使用效益 和作业质量 选择最佳换挡时刻的动力性和经济性 简化驾驶员的操纵程序 减轻其劳动强度等方面显 示出更大的优越性 自动换挡系统简介 自动换挡系统的型式与基本要求 自动换挡系统根据换挡信号的产生以及控制换 挡阀的方式不同分为液动式和电液式 液动式是将 拖拉机作业行驶速度 发动机油门开度 等状况 参数转换成油压信号 再由油压信号控制换挡阀 来完成自动换挡 电液式则是将 等状况参数 转换成电信号后输入电子换挡控制器 由电子换挡 控制器控制换挡阀而实现自动换挡 自动换挡系统 根据自动换挡的范围可分为部分自动换挡和全自动 换挡 部分自动换挡通常设计在高挡区实现自动换 挡 低档区手动操纵换挡 如美国卡特彼勒 A 7 1 00 公司的 A 00 9 FG FGFF 橡胶履带拖拉机就 是这种方式 从第 挡至第 H 挡可以实现自动换 挡 全自动换挡是指拖拉机在全部前进档范围内实 现自动换挡 驾驶员仅控制发动机油门便可控制拖 拉机工作速度 如意大利沙姆 系 列拖拉机就是全自动换挡变速箱 JC 对自动换挡系统的要求 操纵变速杆应方便省 力 操纵次数越少越好 驾驶员在自动换挡条件下必 须能够人为干预换挡 以适应不同地理特性的农田 耕作条件 升挡 降挡应能顺序进行 以减轻冲击及 部件的损坏 应保证最佳换挡时刻 以满足动力性 经济性的要求 当自动换挡发生故障时应能使拖拉 机顺利回到手动操纵换挡以便应急行驶 自动换挡系统工作过程 自动换挡系统控制过程如图 所示 图 自动换挡系统控制过程 拖拉机作业状况参数主要有车速 牵引力 发动机油门开度 及转速 等 在一台 2 A 直喷式 柴油机上对可调式涡轮增压发动机与带放气阀增压 器的基准发动机进行了比较 对可调增压器的叶片 位置和 B 阀的位置在欧洲试验循环中考察了其 排放性能指标 结果 CDE 减少了 0 且该机与装 有固定增压的基准发动机相比 最大扭矩提高了 0 且仍有提高扭矩的潜力 结束语 可变技术在柴油机上的应用越来越多 它可使 柴油机的各项性能在整个使用工况变化范围内得到 优化 我国应加大在此方面的投入 优化柴油机设 计 使可变技术在柴油机上获得普遍应用 进一步提 高其综合性能 参考文献 德 F5G H 32可变气门机构的液压调节装置2国外内燃 机 II J 德 4KLM 等2 可变喷孔截面喷油器的研究2 国外内燃 机 J I 英 859 等2用可调式涡轮增压技术降低排放并改 善扭矩特性2国外内燃机 J N 收稿日期 O PO 编辑胡军 上接第 P 页 的开关 通常与定位踏板装在一起 当 踩下定位踏板时 定位传感器受压而产生信号并将 信号传至变速控制器 使变速箱保持在被选定的工 作挡位上 不管输入轴转速如何变化 变速箱始终 保持在预选的设计挡位上 既不升挡也不降挡 图 脉冲波形 2 2 变速选择器 变速选择器是机电光组合件 其功用是选定工 作速度范围 并将该范围信号送到变速控制器的计 算机中 2 2P变速控制器 变速控制器直接接受变速传感器传来的脉冲信 号和变速选择器传来的速度范围信号 自动设定最 佳的变速挡位和换挡时刻 微型计算机通过驱动电 路给相应的变速电磁阀下达指令 用电磁阀控制先 导控制油路 迫使换挡阀进行换挡 结论 自动换挡控制系统技术已在欧美等发达国家和 地区的大功率拖拉机上得到广泛的应用 并取得了 非常好的效果 在我国 自动换挡控制系统技术真 正用于拖拉机上的基本没有 随着我国加入 QRD 的来临 为了赶上和超过世界发达国家的拖拉机设 计与制造水平 从现在起必须投入较大的人力和物 力从事高性能水平大功率拖拉机的研究 特别是机 电液一体化技术的研究与应用以及自动换挡控制系 统等高科技含量课题的研究 应在较短的时间内使 我国拖拉机技术水平有一个质的飞跃 参考文献 智百年 S 汽车液力自动变速器的使用与修理 S 北京 人 民交通出版社 II S 收稿日期 O O P 编辑姜洪君 拖拉机与农用运输车 万方数据 现代大功率拖拉机自动换挡控制系统现代大功率拖拉机自动换挡控制系统 作者 田全忠 Tian Quanzhong 作者单位 洛阳拖拉机研究所 刊名 拖拉机与农用运输车 英文刊名 Tractor Farm Transporter 年 卷 期 2001 3 被引用次数 2次 参考文献 1条 参考文献 1条 1 智百年 汽车液力自动变速器的使用与修理 1990 相似文献 10条 相似文献 10条 1 期刊论文 罗锡文 张智刚 赵祚喜 陈斌 胡炼 吴晓鹏 Luo Xiwen Zhang Zhigang Zhao Zuoxi Chen Bin Hu Lian Wu Xiaopeng 东方红X 804拖拉机的DGPS自动导航控制系统 农业工程学报2009 25 11 该文在东方红X 804拖拉机上开发了基于RTK DGPS的自动导航控制系统 系统主要包括RTK DGPS接收机 导航控制器 转向操纵控制器 电控液压转向 装置和转向轮偏角检测传感器 其中转向操纵控制器 转向轮偏角检测传感器和电控液压转向装置构成转向轮偏角的闭环控制回路 该回路可根据导航控制 器提供的期望转向轮偏角实现偏转角的随动控制 将拖拉机运动学模型和转向操纵控制模型相结合 建立了拖拉机直线跟踪的导航控制传递函数模型 模型的 输入是横向跟踪误差 输出是期望的转向轮偏角 设计了基于PID算法的导航控制器 仿真分析了系统稳定性和动态响应性能 确定了PID控制参数的较佳取值 针对东方红X 804拖拉机转弯半径大的特点 采用跨行地头转向控制方式 提出了具体的控制流程及算法 田间试验结果表明 采用所设计的DGPS自动导航控 制系统 在拖拉机行进速度为0 8 m s时 直线跟踪的最大误差小于0 15 m 平均跟踪误差小于0 03 m 所提出的跨行地头转向控制方法对试验拖拉机具有良好 的适用性 2 会议论文 秦维谦 张兰义 郭延志 拖拉机阻力控制系统负载模拟器的设计 3 学位论文 陈文良 拖拉机自动驾驶转向控制系统的研制 2006 本项研究旨在开发一套可用于拖拉机辅助驾驶 自动驾驶的转向控制系统 本文详细论述了所开发的拖拉机电控液压动力转向控制系统的基本构成 硬 件和软件设计方案和系统控制方法 首先 通过对拖拉机自动驾驶系统以及转向系统结构特点及其功能进行分析 确定了转向控制系统的总体改造原则和改造方案 基于铁牛654L拖拉机 液压转向系统的结构特点和自动驾驶拖拉机工作要求 提出了系统的液压油路改造方案 其次 设计了控制系统硬件 包括最小系统电路 ADC采集电路 步进电机控制电路 电磁阀控制电路和CAN通讯电路等电路的设计 在系统硬件的基 础上设计转向控制系统的控制软件 包括ADC数据采集程序 步进电机控制程序和双通道PD控制算法程序等 针对铁牛654L拖拉机转向系统的不对称性 提 出了一种双通道PD控制算法 该方法较好地解决了左转向和右转向的不对称性问题 使左右转向基本达到相同的响应特性 最后 为了检验所研制的电控液压动力转向系统的性能 对系统进行了台架试验 试验结果表明 该电控液压动力转向系统具有转向力矩大 控制精 度高 响应速度快 节省能量等优点 可以作为自动 辅助驾驶车辆的转向执行机构 4 会议论文 张兰义 吴家灿 秦维谦 研究拖拉机阻力控制系统的新方法 5 会议论文 张兰义 吴家灿 秦维谦 研究拖拉机阻力控制系统的新方法 6 期刊论文 谭彧 谢斌 鄂卓茂 拖拉机作业机组电液悬挂控制系统的研制 中国农业大学学报2002 7 6 在FIAT 780型拖拉机上采用了电液悬挂控制系统代替传统的机械式液压悬挂系统 并以电液比例方向阀作为主控制阀 建立了电液悬挂控制系统的数学 模型 利用MATLAB工具分析了该系统的稳定性和静动态品质 采用MCS96系列16位单片机系统实现了对电液悬挂控制系统的数字化控制 并在FIAT 780型拖拉 机室内仿真试验台上进行了试验 结果表明所研制的电液悬挂控制系统能够满足农机具位调节和力调节的控制要求 7 期刊论文 周建军 郑文刚 李素 张漫 纪朝凤 孟志军 基于ISO 11783的拖拉机导航控制系统设计与试验 农业机 械学报2010 41 4 基于ISO 11783标准构建了拖拉机自动导航控制系统 系统包括5个电子控制单元 ECU 其中转向ECU节点可以根据从总线上接收到的转向指令来控制前 轮转向 对自动导航控制系统的网络服务性能进行了分析 并进行了使用该系统的拖拉机直线路径跟踪试验 试验表明 基于ISO 11783的拖拉机自动导航控制 系统能满足实时性要求 并能较好地实现路线跟踪 直线跟踪最大横向偏差为11cm 8 学位论文 郁飞鹏 大型轮式拖拉机动力换档变速箱控制系统的研究 2006 大功率 多用途和智能化是现代高品质拖拉机的性能特征 为了确保现代拖拉机的这些卓越性能 世界上许多著名拖拉机制造公司的产品均广泛应用 了电液控制技术 本文结合一拖企业博士后基金项目 大型轮式拖拉机若干电子控制技术开发 围绕拖拉机动力换档变速箱电液控制系统进行了理论和 应用研究 本文通过对变速箱动力换档过程分析 建立了换档过程的简化数学模型 进而分析了换档平顺性与离合器油压的关系 在阐述动力换档品质评价指标 的基础上 分析了影响换档品质的因素及采取的控制方法 进一步引入电液比例控制技术 分析动力换档电液比例控制系统的组成和工作过程 建立其物 理模型和数学模型 运用MatLab Simulink软件对离合器油压上升曲线进行了仿真 在查阅大量文献的基础上 对拖拉机自动变速换档的控制策略和控制算 法作了初步研究 应用模糊控制理论设计了模糊换档控制器 在Simulink环境下开发了拖拉机自动变速模糊控制仿真系统 验证了模糊控制器的可行性 为测试动力换档变速箱电液控制系统的性能 本文采用虚拟仪器技术编制了基于LabVIEW的动力换档变速箱测试系统 自动换档系统及智能化研究是现代大功率拖拉机技术发展的趋势 本文所做的研究对实现拖拉机变速换档系统的自动化具有一定的理论和实际意义 9 期刊论文 代峰燕 王书茂 赵颖 张磊 DAI Feng yan WANG Shu mao ZHAO Ying ZHANG Lei 视觉导航拖拉机自动转 向控制系统研究 农机化研究2006 10 拖拉机的转向控制系统是实现自动驾驶的重要组成部分 为此 以铁牛654拖拉机为研究对象 进行了自动转向控制系统的研究 提出了基于简化的运动学 模型模糊控制方法 将利用视觉传感器得到的方位偏差和侧向偏差作为控制器的输入 控制器可以根据输入实时输出相应的前轮转角 仿真和试验表明 该控 制器有比较好的跟随性和响应性 可以较好地适应低速时拖拉机行驶的要求 为深入开展拖拉机的自动驾驶研究提供了有益尝试 10 期刊论文 朱忠祥 陈军 鸟巢谅 Zhu Zhongxiang Chen Jun Torisu Ryo 基于PD控制的拖拉机半挂车机组自动直 线倒车系统 农业机械学报2006 37 7 利用PD控制设计了拖拉机半挂车机组的自动直线倒车控制系统 建立了表达拖拉机半挂车机组行驶特性的运动学模型 对非线性的拖拉机半挂车机组控 制系统进行了线性化处理 应用计算机仿真找出适