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：: 拖拉机一.一.一一一一一一一一-一一一一一i日59年第6期_ 一一一一一一种新的纯牵引力传感装置吉林工业大学周云山张兰义秦维谦摘要介绍了一种新的实现力调节系统纯牵引力传感的方法。讨上拉杆传感的系统,在不改变原系统传感方式的前提下,可以有效沁把作用在农具上的土壤力分解为李直力和牵引扭力两部分,达到实现纯牵引力控制的目的。【A bstra et】ThispaPe rgive sanewwaytoroaliz eam e:ed:au沙tfo:e 。nsin吕o nthetoP一1主nk一ensingsystems。Byth isway,w主thth已origlnals enslngsy吕temremainedunehanging,theresultantforeesaetlngon主mplomenteanberesolv edl红totwoPartsofhoriz ontalityandv ertie alltyfo rthepu rPoB .of puredrau沙teo ntrOI。主皿佩:雍引力传感力调节系统一前言牵引力调节系统的控制性能在很大程度上取决于信号的传感方式。为了改善和提高力调节系统的工作性能,到目前为止已发展了很多的传感形式。例如根据机组负载和驱动轮滑转的关系推出的滑转卑传感,其结构复杂,而且当地面的附着系数变化较大时,作用在机组的负载变化也较大。如后桥驱动轴传感,它要在一个旋转轴上测量出轴的扭转变形,结构非常复杂。在坡地作业,科组的重力分量也会影响这一信号。至于目前常用的上拉杆和一f拉杆传感系统,它不可避免的要掺入垂直力的变化信号,因此就很难根据传感信号的变化作出相应的控制。本文介绍一种新的传感方式,由上拉杆和油缸两个部位同时传感,通过相应的电赂(或单片机经过相应约数学处理)把作用在农具上的牵引阻力和垂直力分离后,传递给液压系统进行耕深控制。通过室内试验证实,这种方案是可行的。一、工作原理拖拉机机组工作时,土壤对农具的作用力如图1所示。当不计悬挂杆件的摩擦阻力,根据虚功原理可写出如下关系式:SF=VY十HX(1)式中F一油缸对活塞的作用力S活塞位移V、H一分别为作用在农具上的垂直分力和水平分力Y、X活塞运动时农具上合力作用点在垂直方向和水平方向的位移圈1农典帆组舜力筒困108。年第“期拖位扭一 . , . 一司. , 照, , . . 为. 曰. 州侧口 . . . , .-一-一一一.一一一-,一一探记称洞击嫩彬佑价藻一似银只属瘾滩喇翻偷瑕徜端假糕溯墉四橱俱摊穆稠撇耀偿储做腿一潺湍阴薰蹼渊蒸翩肥黯转蓦很药翻喇搏111|IJ鹭假想把上拉杆断开,对农具的下悬挂轴取矩,又可得到第二.个关系式:SLF:二VY:+ HX:(2)式中S:一上拉杆位移F:一上拉杆受力么Y;、X:农具绕下悬挂轴摆动,合力作用点在垂直和水平方向的位移把(1)、(2)两式整理后得:F二Vi,+Hi二F:二Vi,+ H 呈:(3)熟i,二 Y/S,i:,X/S,i,“Y/S:,i。二X:/S。如果力的作用点已知,则卜、i,、i,、i,都是已知的。当测得油缸压力p(F=Ap,A为油缸面积)和上拉杆的力F:时,由一(名)式就可以求得作用在农具上的水平分力和垂直分力:、尹.!且!l、!后. 卫!声V二Fi,一FL,i:气一一-1 - ,犷一r,1!“1妞一1,.至v(4)H=万,:)、一:F. i,1了.IH一1,.1甲显然,只要农具上合力作用点是确定的,在油缸和上拉杆两个部位传感,就能同时得到牵引限力和垂直分力,这种方案具有下列特点:(1)传感器的安装部位无特殊要求,结构设计方便、成本低。无需对现在上拉杆传感的结构作大的改动,工艺继承性好。(2)除了有一般纯牵引力传感的优点外,它还可以根据垂直分力的变化情况判定农具当前的工作状态。如农具越出地面时,作用在农具上的仅有重力,牵弓阻力为零。又当拖拉机车轮对地面仿形与农具对地面仿形不一致,导致农具底部受压时,这时作用在农具上的垂直分力向上。控制系统便可根据这些判断控制农具的升降。但拖拉机机组工作时,农具上的合力作用点经常变化。因此这种传感方式同其它传感方式一样不可避免存在一定的误差;二、室内试验试验系统和加载装置如图2所示。信号经放大后由计算机采样。试验曲线和数据见图3和表。由表可见,通过上拉杆和油缸两个部位圈2东风一的称拉扭试脸系统.拉压传感器2.油缸压力传感器3.加载装覃祖拉机1089年第右期一一_一.一一一-一一一一-一. 一一一.一一- 一一一一.一一九( kNJH。(加、)沿作用线移动,作用效果相同的原则,讨A点作力的延长线与犁的中线相交得1点(图4)。互(!了)二石)图3城脸标定曲雌表玉亥扭盆乙艾允荡二:丝三一必,LHHoVVo_!一一l一l一一一-塑lH!V单位:幽列”“0.02 41.a73.775。727。60 480。0 39一名。34协1 80015 51妞曰O甘01.1月恤自n山通:, 二6 lw ee se s.吮口1占2:幼甘且甘。0 1 70 3 70 5 60 7 7州刘月训川叫哪廊雌沛球0280311口ORb09J,占OU移民片一【一一1一吸一平均相对误差3 . 6%黑勤,”H。v加载值,H。,v。预测值,F、FL油缸上拉杆测定值。传感来预测农具牵引阻力,其结果是非常满意的,它的平均相对误差为4肠。预恻农具上的垂直力的变化相对误差逐渐增加,这是因为加载时钢丝绳自动上滑使绳子与水平线的夹角逐渐减小。三、误差分析上述的理论分析和试验结果都是基于农具上的受力作用点是一定的。但机组在作业时,受力作用点经常变化。为了讨论方便,本文规定:农具的自重和重心位置已知,在系统设计时巳作给定常数考虑。牵引阻力位于预定耕深的一半处。垂直力分量和牵引阻力之比 (土1/4。下面分几种最不利的情祝讨论。(1)垂直力向下分别作用在犁的前后两端当垂.直力作用在第一烨犁时,根据力圈4合力作用点空化区间当垂直力作用在犁的末端,同理,过B点作延长线得交点1。(2)垂直力向上分别作用于犁的两端当垂直力作用在犁的前端,过A点作延长线又得到与犁的中线的交点1尹 ,它与I是重合的。当垂直力作用在犁的末端,又得到与 I 重合的交点I尹。拖拉机机组一般在田间工作时,垂直力的合力作用点必在农具前后两点间变化。因此,其等效作用点必在线段 I一l 之间。由(3)式知,当等效作用点偏离参考点时,方程中的系数i二、i,、i,、iv要发生相应的变化。它等价于线性方程组A二,b ,由于系数知阵A的误差,导致解向量犷的误差。用式描述为:(A+乃 A)(X+各X)二b忽略二阶小量,并利用AX=b,则上式成为.色X= A一(乙AX)与(3)式对应的符号比较,写成:(5)则(5)式可、、户y,心二:二日I v.- l了、.iv一、、./V n八己各/.、(6)、、.声HVZ 砚、 ,声声yV6火O件魄血6兔U丁几尹、1989年第6期扭拉机当等效作用点在线段卜l 上变化时,6、:、乃,为零。设参考点到悬挂轴的距离为YL,则乙,:的最大变动量max(l色:!)=石V丁磷竺卜:的变动量取决于悬挂杆件的几何参数。郊平行四边形机构乙二二o。常用的悬挂机构,在耕深范围内色卜的变化较小,它的最大变动量一1。1,i,”一1。3 3,ia娜0。98,最后得到牵引巨力和垂真分力的最大相对误差为1 7丝%,特殊清况下,垂直力的变化范围不会超过L/2。故实际系统的传感误差分别可控制在81 0%之内。四、结语maX( l各,二l)-把这些数值代入(6)式,最大相对误差:,a X(乙。,H)(L澳牛l+l卫2、2”4功a二(l各,l)得到牵引阻力的.oax(!乙。l)黔1,Iv一1了1“X100肠垂直力的最大相对误差为:ma x(乙、/V)、且丝上拱络毕竺旦擎且l:iv一i?1改x10 0%如果计入牵引阻力作用线的变化,则等效作用点的变化区间还应加上牵弓!阻力作用线的变化区间。不管上壤特性如何它必定是耕深的函数。设农具的最大耕深为Yo.,牵引阻力与耕深的关系为.H二k y,式中k一比例系数Y一耕深p指数,p1则牵引阻力作用线必在Y二:/2之下。农具刚入土时,牵引阻力作用线靠近犁尖。在靠近犁尖的小区间内,由于总的牵引阻力很小,系统不起控制作用。故牵引阻力作用线的最大变化区间约为Y二,/6。犷本文介绍的传感方式,结构简单、传感器布置方便、价格低。尤其是这种传感方式能给出充分多的信息,非常适用于单片机控制系统。例如根据垂直力的剧烈变化可即时判定农具的工作状态,快速协调车轮和农具对地面仿形的矛盾,提高拖拉机对不平地面的适应能力。另外,土壤和农具相互作用的环节转化到活塞上的等效模型可表示为:(ms,+cs+k)X(:)二F(V。,H。)卜Apm、。、k分别为与农具重量,上壤粘性阻尼系数和比阻有关的系数,F(V。,H。)是写预定耕深时作用在农具上的奋引阻力、垂直力有关的函数。这样,在上拉杆和油缸两个部位传感,除了提供垂直分力和牵引阻力变化的信意外,还提供了土壤参数变化的情况,因而这种传感方式可实现农具的最佳控制。由于这种传感方式是依据悬挂杆件和农具的几何关系导出的,故农具上合力作用点和农具本身的几何尺寸变化对这种传惑方式会引起一定的误差,但同

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