资源描述：: 文档包括:
说明书一份，35页，19000字左右。
任务书一份。
立题审批表一份。
答辩PPT一份。

目录
1 绪论 -1-
1.1引言 -1-
1.2研究背景和意义 -1-
1.2.1研究背景 -1-
1.2.2研究意义 -1-
1.3国内外研究现状分析 -3-
1.3.1国外研究现状 -3-
1.3.2国内研究现状 -4-
1.4研究内容 -5-
1.5本章小结 -7-
2 拖拉机电控液压悬挂系统设计 -8-
2.1传统拖拉机的液压悬挂系统 -8-
2.1.1液压悬挂系统组成 -8-
2.1.2液压系统类型 -9-
2.2 电控液压悬挂系统设计 -10-
2.2.1设计方案的提出 -10-
2.2.2设计方案的确定 -14-
2.3 工作机理 -14-
2.4 本章小结 -15-
3 液压回路设计和信号处理电路设计 -16-
3.1液压回路设计和硬件选型 -16-
3.1.1电控液压系统回路设计 -16-
3.1.2液压泵和分配器的选择 -17-
3.1.3小油缸的选型 -17-
3.1.4换向阀的选择 -18-
3.1.5减压阀和溢流阀的选择 -18-
3.2信号处理电路设计 -19-
3.2.1传感器的选择 -19-
3.2.2传感器信号放大电路和滤波电路设计 -22-
3.2.3光电耦合器和三极管放大电路设计 -23-
3.3控制回路设计 -23-
3.3.1 ECU特点 -23-
3.3.2 80C196KC系统设计 -24-
3.4本章小结 -25-
4 电控液压悬挂系统软件设计 -27-
4.1主程序设计 -27-
4.2 A/D转换中断程序设计 -27-
4.3本章小结 -29-
结论及展望 -30-
参考文献 -31-

附录1 -33-
附录2 -34-
附录3 -38-
致谢 -41-

拖拉机液压悬挂系统自动控制研究

摘要

随着新兴科学技术的不断创新，尤其是计算机技术、电子控制、人工智能、网络通讯等高新技术的迅速发展，对拖拉机工业的发展产生了很大的影响和渗透。而采用机—电—液一体化控制技术是拓宽拖拉机功能、提高其技术性能以及解决其所面临诸多技术难题的最佳选择方案，并且已经成为现代拖拉机及其配套机组的主要技术发展趋势。
本文首先介绍了传统拖拉机液压悬挂系统的组成和类型。在此基础上，选择了拖拉机半分置式液压悬系统进行设计，设计新型拖拉机电控液压悬挂系统。在原拖拉机半分置式液压悬挂机构中改进设计了自动控制系统。分别阐述了自动控制系统的组成、工作原理、土壤阻力传感器、农具提升高度传感器、主控制阀位移传感器信号的测取与处理以及单片机控制的实现。在液压油路方面，该系统用电磁换向阀控制分配器取代传统机械式的控制分配器，并设计配套油路；在控制反馈信号获取方面，系统中安装位移传感器、压力传感器和角位移传感器；同时，对拖拉机电子液压悬挂的各种耕深控制方法进行比较分析。
拖拉机电控液压悬挂控制单元设计包括硬件和软件设计.根据本系统各功能模块的具体需求，选用Intel公司MSC-96系列的80C196KC单片机设计控制器。在软件方面，完成了主程序控制程序总体流向。

关键词：拖拉机；液压悬挂系统；换向阀；自动控制

Study on Automatic Control for Hydraulic
Hitch Equipment of Tractor

Abstract

With the perpetual innovation of the emerging technology, especially the rapid development of high and new technology, such as computer technology, electronic control, artificial intelligence and network communications, the tractor industry is influenced greatly. Taking the integrated control technology of hydromechatronics is the best project for broadening tractor function, improving its technical performance and solving numerous facing technical difficulties and it has become the major technology trend of modern tractors and the supporting units.
This paper first introduces the composition and type of the traditional tractor hitch control system. Based on this, choosing the structure of semi-partition hydraulic hitch system to carry on the design and designing a new electrohydraulic hitch system. A simple structure of semi-partition hydraulic hitch equipment and constituting of automatic control system was provided. The signal of soil resistance sensor and the implement lift height sensor and the control-valve sensor were measured and managed. The system was under the control of the SCM. The traditional mechanical splitter is replaced by proportional solenoid valve and its supporting circuit. A displacement sensor, a force sensor and an angle sensor is used for gaining feedback control signal. Furthermore, The various deep-conditioning method of cultivation of tractor electrohydraulic hitch are compared and analyzed in this paper.
Control unit of tractor electrohydraulic hitch system is consisted of hardware and software systems. According to specific requirements of the system function modules, 80C196KC microcontroller of Intel Corporation MSC-96 series is selected. For the software system, we used the assembly language to finish the control system program. Its main program is used to control the overall flow of the system.

Key words: Tractor; Hydraulic hitch system; Change valve; Automatic control

本科生毕业论文（设计）任务书
学院（系）：机电学院专业班级：机制083 学生：申林学号： 08108063
论文（设计）题目拖拉机液压悬挂系统自动控制系统研究
指导教师陈军职称教授从事专业农业机械化
研究目标及内容：（不少于300字）
通过拖拉机液压悬挂系统自动控制系统研究，进一步阐述了自动控制系统的组成、工作原理、土壤阻力传感器、农具提升高度传感器、主控制阀位移传感器信号的测取与处理以及单片机控制的实现。控制系统试验，表明拖拉机液压悬挂系统的自动控制是有效的。同时将农业机械装备技术融合现代液压技术、传感器技术、微电子技术和单片机控制技术，可极大地提高液压悬挂系统操作的舒适性和简捷性，准确、快速地使用和调节液压悬挂系统，可提高生产率和作业质量。
内容：液压悬挂机构换向阀传感器油缸自动控制等内容。液压悬挂系统：由原液压悬挂系统的油泵、分配器、液压油缸、提升臂、拉杆和弹簧等组成。主要完成液压油路的控制，以完成农具的提升、中立、下降过程。控制系统：由电磁换向阀、减压阀、小油缸、控制面板等组成。主要完成控制信号的输入，并由三位四通电磁换向阀和小油缸，完成分配器主阀移动位置的控制信号检测与处理系统：由位移传感器、压力传感器、提升轴转角传感器、放大电路、CPU等组成，主要完成土壤阻力、农具提升高度和主阀位移量的信号检测与数据处理。
基本要求：
1.查阅文献不少于20篇，外文文献不少于5篇；
2.完成设计说明书；
3.完成系统仿真。

进度安排
序号预期论文（设计）进度起止日期
1 论文前期准备 2011.11.1-2011.11.15
2 查找相关资料 2011.11.16-2011.12.30
3 论文起草 2012.1.2-2012.4.1
4 毕业论文整理 2012.4.2-2012.5.15
5 最后审核 2012.5.16-2012.6.8
6 毕业答辩 2012.6.11-2012.6.12

内容简介：: 100- 125 马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统研究杨? 坤( 江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司, 江苏盐城? 224007)摘要: 通过对国内外大马力轮式拖拉机液压悬挂系统的技术现状及多年来对公司拖拉机产品的研究, 提出了大马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统的模糊控制策略和控制器研究方案。同时针对国内大马力轮式拖拉机的技术现状以及与国外同类产品的差距, 考虑市场的接受程度和技术进步的渐进性, 提出了黄海金马 100- 125 马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统研究的方向, 建立液压悬挂系统电子控制的基本平台, 实现大马力轮式拖拉机液压悬挂系统电子控制的基本功能。关键词: 电控; 悬挂; 拖拉机中图分类号:TH137. 9 ? ? 文献标识码:A? ? 文章编号:1672- 1616(2011)17- 0077- 04? ? 多年来, 笔者走访了 60 个国家和地区的拖拉机市场, 对世界市场的拖拉机产品和市场需求进行了认真的分析研究, 同时对江苏悦达盐城拖拉机有限公司( 以下简称本公司) 以及国内大马力轮式拖拉机产品的技术进行了比较细致的分析。大马力轮式拖拉机将是我国及世界主要农业大国市场的主导产品和发展趋势。只有解决了液压悬挂的稳定性, 实现大马力轮式拖拉机对液压悬挂的多功能要求才能实现我国大马力轮式拖拉机替代进口并走向世界。为实现大马力轮式拖拉机与多台农田作业机械挂接, 实行复式作业。1 ? 黄海金马 100- 125 马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统研究 1农机具的控制功能包括: 阻力控制、位置控制、力位综合控制、压力控制、牵引滑移率控制; 除了由驾驶员在驾驶室内控制以外, 还具有外部控制功能; 具有农具运输减振阻尼装置; 具有前后悬挂系统交替控制功能。系统具有自我诊断功能。电控液压悬挂系统的布置方案如图 1 所示。在大量市场调研的基础上, 拟选择德国 BoschRexroth 公司的拖拉机电控系统对黄海金马 100-125 轮式拖拉机的液压悬挂系统进行改造, 主要部件包括:HER 23 OC 后液压悬挂系统的电磁控制阀、 HER 5 前液压悬挂系统的电磁控制阀、控制面板、位置传感器、力传感器、角度传感器、速度传感1? 前悬挂位置传感器; 2? 前悬挂控制阀; 3? 后悬挂控制阀;4? 后悬挂控制面板; 5? 前悬挂控制面板; 6? 位置传感器; 7?电子控制单元; 8? 外部控制器; 9? 提升油缸; 10? 牵引力传感器; 11? 驱动轮转速传感器;12? 雷达速度传感器; 13? 液压泵;14? 压力传感器图 1? 电控液压悬挂系统的布置方案器、压力传感器、雷达传感器、 HER D 控制单元、HER D 线束。2 ? 拖拉机电控液压悬挂系统的模糊控制研究拖拉机作业工况非常复杂, 对农机具的控制要求也多种多样, 选择合适的控制策略, 对液压悬挂系统进行有效地控制是电液悬挂系统研究的重要内容。笔者研究了拖拉机电液悬挂系统模糊控制器的设计方法, 建立了模糊推理系统, 利用 MAT?LAB 对悬挂系统分别进行了模糊控制和 PID 控制收稿日期: 2011- 06- 15作者简介: 杨? 坤( 1969- ) , 男, 江苏盐城人, 江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司高级工程师, 硕士, 主要从事农业机械的研究与推广工作,尤其对轮式拖拉机及其配套机具有深入的研究。77?应用研究? ? 杨? 坤? 100- 125 马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统研究仿真, 研究结果表明, 模糊控制策略比传统的 PID控制更能满足拖拉机悬挂系统的控制性能要求。2. 1? 液压悬挂模糊控制工作原理 2电控液压悬挂系统( 考虑耕作阻力、耕深、滑转率) 是一个具有本质非线性参数事变的大惯性系统, 具有较大的随机干扰, 要取得好的控制效果, 必须采用非线性控制策略。液压悬挂模糊控制工作原理如图 2 所示。图 2? 液压悬挂模糊控制工作原理2. 2? 电控液压悬挂模糊控制器的建立2. 2. 1? 分析系统的特点与输入输出变量液压悬挂力位综合控制采用耕深、牵引力和滑转率作为输入参数, 模糊控制器分别以耕深偏差、牵引力偏差、滑转率偏差及其偏差变化率为输入变量,以电液比例阀的输入电压为输出变量。此处, 模糊控制器采用双输入单输出的控制方式, 仅考虑耕深参数, 以耕深的偏差 e及偏差变化率de为输入变量,电流 ui为输出变量为例进行研究, 详见图 3所示。图 3? 模糊规则编辑器2. 2. 2? 变量的模糊化取 e, de, ui的论域均为 - 6 6 , 分别离散化为负大( NB) 、负中( NM) 、负小( NS) 、零( ZR) 、正小( PS) 、正中( PM) 、正大( PB) 。考虑到实际论域不在 - 6 6 范围内, 甚至实际论域并不为对称区间, 如: 对于实际论域为 ab 的变量, 可以采用变换 y =12b - a( x -a+ b2)式将其转换为论域为- 6 6 的变量, 而实际论域为- m m 的变量, 可通过比例系数 k =6m转换到 - 6 6 。2. 2. 3? 模糊推理系统的建立结合 GUI 模糊控制器推理系统采用默认的Mamdani 型系统, 以 e, de 为输入, ui为输出。a. 模糊集的确立。隶属度函数的选择, 对控制效果影响较大, 根据不同的误差精度要求, 选择不同分辨率的隶属度函数, 对液压悬挂系统来说, 拖拉机的工作环境较为复杂, 路面不平度及土壤密度变化较大, 因此, 液压悬挂系统对隶属度函数的分辨率要求不高, 以耕深为参数的输入输出变量均采用了高斯型隶属度函数, 其输入输出变量的隶属度函数如图 4 所示。图 4?e(de, ui) 的隶属度函数b. 模糊规则和模糊关系的确定。电控液压悬挂系统的模糊推理规则表 1。表 1? 模糊推理控制规则NBNMNSZRPSPMPBNBPBPBPBPBPMPMPSNMPBPBPMPMPSPSZRNSPMPMPMPSPSZRZRZRPMPSPSZRNSNSNMPSZRZRNSNSNMNMNMPMZRNSNSNMNMNBNBPSNSNMNMNBNBNBNB? ? 经模糊化的输入根据模糊规则即可得到模糊的输出, 模糊的输出经过中心法或二分法等反模糊化决策得到精确的输出, 显示了整个推理过程, 当改变几个变量的输入值, 系统可以立即得到新的输出值, 当输入变量 e 为- 1. 98, 变量 de 为- 1. 58时, 输出变量 ui为 3. 42。打开曲面观测器( 如图 5所示) 可得到输入输出变量的模糊关系曲面, 如图782011年 9月 ? 中国制造业信息化? 第 40 卷? 第 17 期6所示。图 5? 规则观测器图 6? 输入输出变量的隶属度关系2. 3? 仿真分析与实验 3由某型号拖拉机的结构参数以及电磁比例阀的特性, 通过比例系数 ke, kd和 ku建立耕深变化量与模糊控制器之间联系, 并且由拖拉机液压悬挂的结构得到液压悬挂系统位调节的传递函数为二阶系统:H ( s)=10?31s2+ 0. 62s + 0. 28。使用MATLAB 命令, 即可由比例系数 ke, kd和 ku、模糊控制器以及传递函数, 构造拖拉机液压悬挂系统的 MAT LAB/ Simulink 模糊控制仿真模型。在对拖拉机液压悬挂系统位调节系统仿真时,将矩形脉冲信号叠加在设定预定耕深的阶跃信号上, 预定耕深为 0. 26m。矩形脉冲信号幅值为- 0?1m, 脉冲宽度为 3s, 如图 7 所示。由模糊控制器控制的位调节系统的模拟响应曲线。由仿真结果可见, 对于预定耕深的阶跃信号, 系统在 2s 左右达到预先设定耕深; 对于脉冲干扰信号, 系统经 6s后再回至指定耕深 0. 26m。图 7? 脉冲信号? ?由图 8 可看出, 位调节系统过渡平稳, 响应时间较快, 没有超调量。此外, 还对系统进行了传统的 PID 控制仿真, 仿真结果如图 9所示。图 8? 耕深响应曲线由图 9 可知: PID 控制超调量较大, 当工作条件大幅度变化时, 经典的 PID 控制是难以调整的。图 9? PID 控制仿真曲线而以模糊控制器为基础的控制策略能在较短的时间内使系统稳定, 并且模糊控制对过程控制参79?应用研究? ? 杨? 坤? 100- 125 马力轮式拖拉机电控液压悬挂系统研究数改变不灵敏, 这说明模糊控制本质上是非线性的, 并且对于对象的参数变化适应性强, 即鲁棒性较好。因此, 相对于 PID 控制, 模糊控制更能提高液压悬挂系统的作业性能。通过对黄海金马 1254 型大功率轮式拖拉机进行实验, 电液控制系统采用 EHR23 OC 电液比例阀、感应式位移传感器、 HER- B 电子控制单元, 将设计的控制方案嵌入到控制系统, 进行田间试验。实验表明, 耕作犁在自重作用下能顺利入土, 并在较短的时间内达到预定的耕深, 耕深较均匀, 误差能够控制在 2cm 之内, 符合耕深的控制要求。3 ? 结束语对液压悬挂系统模糊控制器的建立, 特别是对模糊推理系统的建立进行了说明, 包括输入输出变量的选取、变量的模糊化、隶属度函数的选择及模糊规则的确定, 通过模糊规则观测器及曲面观测器表明所建立的模糊控制器能够较好地涵盖论域, 避免出现失控现象。与传统的 PID 控制相对比, 模糊控制策略不仅趋于稳定的时间较短, 响应曲线的振幅也相对较小。模糊控制策略比传统的 PID 控制更能满足系统的性能要求。参考文献: 1 ? 谭?, 谢? 斌, 鄂卓茂. 拖拉机作业机组电液悬挂控制系统的研制 J . 中国农业大学学报, 2002, 7( 6) : 64- 67.2 ? 楼顺天, 胡昌华, 张 ? 伟. 基于 MATLAB 的系统分析与设计? 模糊系统 M . 西安: 西安电子科技大学出版社,2001: 15- 30. 3 ? 鲍一丹, 吴国桢, 程文祥. 拖拉机耕深自动监控系统的动态辩识 J . 浙江大学学报, 1995, 21( 3) : 261- 264.Development of Electro- hydraulic Control Suspension Systemfor 100- 125 Horsepower TractorYANG Kun( Jiangsu Yueda Yancheng T ractor Manufacture Ltd. Co. , Jiangsu Yancheng, 224007, China)Abstract:Based on the current design and technology of powerful tractor suspension system, it proposes thefuzzy control strategy and controller design project of tractor? s electro- hydraulic suspension system, analyzesthe difference between the products and technology of domestic and advanced foreign country, presents thedevelopment direction of electro- hydraulic control suspension system for 100- 125 horsepower tractor,builds the platform of electro- hydraulic suspension control, realizes the basic function of powerful tractor? selectro- hydraulic suspension system.Key words:Electro- Control; Susoension; T ractor( 上接第 76 页) 6 ? Xie J, Denny P. Galvanized steel joined with lasers J. WeldingJournal, 2001, 80( 6) : 59- 61. 7 ? Loredo A, Martin B, H Andrzejewski, et al. Numerical supportfor laser welding of zinc- coated sheets process development J .Applied Surface Science, 2002, 195( 1- 4) : 297- 303. 8 ? 熊建钢, 胡伦骥, 刘建华. 镀锌板激光焊接工艺及锌行为研究 J . 激光技术, 1998, 22( 1) : 26- 28. 9 ? Irving B. Laser beam welding shifts into high gearJ . WeldingJournal, 1997, 76( 11) : 35- 40. 10 Emmelmann I C. Robotic laser welding in the automotive indus?try J . Welding & M etal Fabrication, 1997, 65( 33) : 7- 8. 11 Graf T, Staufer H. Laser- hybrid welding drives VW improve?ments J . Welding Journal, 2003, 82( 1) : 43- 47.Effects of Laser Welding on the Mechanical Properties and FracturalMorphologies of Galvanized Steel PlatesNI Tao1, TU Yan1, LU Jin- zhong2, ZHANG Lei2, ZHANG Yong- kang2( 1. COSCO ( Nantong) Shipyard Ltd. Co. , Jiangsu Nantong, 226006, China)( 2. Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang, 212013,

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。