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：: 1993年3月农业机械学报第24卷第1期拖拉机耕深自动监测与控制吴国祯程文样姚庆祥鲍一丹【摘要】拖拉机耕深采用伺服和微机根据负荷及耕深的大小进行自动控制,使拖拉机处于最佳工况,提高作业质量和经济性。由耕作阻力的力信号和耕深变化的位移信号相叠加并和设定耕深相比较输入伺服放大器或计算机,然后输出控制信号,控制电液何服阀的工作,改变控制阀的行程和方向,以改变输入拖拉机提升油缸的油量和流向,达到控制耕深的目的。所组成的TMD一1型微机拖拉机耕深控制系统成功地进行了模拟试验和田间试验,取得了满意的结果。叙词耕深,犁耕阻力,伺服控制,微机控制尽管目前拖拉机已经具有比较成熟的、对耕深采用机械反馈的自动控制装置,但该装置由于使用的适应性和范围不能完全适应农业耕作的需要,操作和维修调整也有一定不足之处,尤其在复杂的田块条件下,不易保证耕作质量,为此,我们引入了液压伺服控制系统和计算机控制系统。我们将宁波拖拉机厂生产的“奔野”一25 0拖拉机作为实施该系统的研究对象。在该拖拉机的液压悬挂系统中附加装上一液压伺服系统和计算机控制系统,组成TMD一1型微机拖拉机耕深控制系统,该系统使拖拉机根据耕作负荷和耕深的大小,控制拖拉机在设定耕深下工作。1拖拉机耕深自动控制系统的组成拖拉机耕深自动控制系统框图如图1所示。由反应耕作负荷大小和耕深的传感元件,将作业信号变为电信号,经转换输给微型计算机,微机在设定耕深调节量范围内,同输入信号相比较,经处理发出控制耕深的电信号,控制电液伺服阀阀芯的行程和方向,改变进入拖拉机提升油缸的油量和流向,达到改变拖拉机耕深的月的。或者将传感元件的信号输给伺服放大器,伺服放大器也能在设定耕深调节量范围内对输入信匕_1_二 _ _习力力信号号号号号号号号号伺服阀阀设设设设设设设设定耕深深深深深深深位位移信号号号号号升升升升升升升升升缸缸缸图1拖拉机耕深自动控制系统框图号进行比较,输出控制信号,控制电液伺服阀的工作,同样达到自动控制耕深的目的。在该系统中,耕作阻力反应拖拉机负荷的大小,因此用装在拖拉机悬挂机构上拉杆的拉压力传感器来反应耕作阻力的大小;而用装在拖拉机机体上,通过杠杆机构同反应耕深变化吴国核浙江农业大学农业工程系副教授,31 。。 29杭州市华家池程文祥浙江农业大学农业工程系副教授姚庆祥浙江农业大学农业工程系讲师鲍一丹浙江农业大学农业工程系研究生农业机械学报1993年的、与下拉杆相连的位移传感器来反应耕深的变化。由于下拉杆摆动、振动等因素对正确反应耕深有影响,今后将把位移传感器装在提升臂凸轮上,这样位移传感器就能更正确地反应实际耕深的变化。力信号和位移信号进行叠加,并同设定耕深的电信一号进行比较,输给电液伺服放大器,经放天输出控制信号,实现力位综合自动控制耕深,其原理见图2。拉拉压力传。洲洲. . .解调调图2耕深自动监测与控制系统原理简图同样,这些信号也可输给计算机,由计算机进行比较计算,发出控制信号控制耕深。军夕内人压同时,应用cx一1微机信号分析仪,x一Y函数记录仪对耕作阻力、测量耕深、设定耕深,以及耕深、耕作阻力的时间曲线分别进行监测和记录。为保存原拖拉机的液压系统,在附加的液压系统中设置了换向阀4(见图3)。这样,拖拉机液压提升油泵的油经单向阀和换向阀,可分别进入自动控制和手动控制的液压系统。当处于手动控制状态时,油泵的液压油经单向阀3、换向阀4、主控制阀9进入提升油缸13 ,声图31.演清器7.控制阀速度控制阀拖拉机耕深自动和手动控制液压系统2.油泵3.单向阀4.换向阀5.溢流阀6.减压阀8.主控制阀9.主控制阀1 0.回油阀11.农具降落1 2.安全阀1 3.提升油缸1 4.提升臂1 5.拉压力传感器16.位移传感器保持原拖拉机液压提升系统的工作性能。当处于自动控制状态时,在控制信号的作用下,控制阀7使液压油经主控制阀8进入提升油缸 1 3,使提升机构随着伺服或微机控制信号而工作。2试验及其分析2.1系统的标定通过调试,在拖拉机耕深变化范围内,位移传感器和设定耕深电位器的输出特性具有良好的线性(见图4),因此它们可根据这一特性进行标定,并对设定耕深电位器和位移传感器测量耕深进行监测。第1期拖拉机耕深自动监侧与控制润一划细洲日1之只八卜J货,仪上淤勺钾一侧骤雄御摸洲绷5矽绳之凌双送一华绍州。挤恭券送侧、彰一,一沪尸尹一!l卜匕.812耕深h/ cm一4。3口;1620卜泊巴密田潺滩摸奋碑坦图4位移传感器和设定耕深电位器的输出特性图5拉压传感器输出与耕深调节量的关系拉压传感器的输出随犁耕阻力的变化具有良好的线性,耕深调节量的标定与位移传感器的输出相一致,这样就确定了负荷一耕深调节量范围(见图5)。由图可见,耕深调节量与负荷大小、耕深调节范围有关。2.2徽拟试验在实验室内分别对上拉杆进行拉和压两种工况的加载模拟试验。试验表明在恒垂直载荷下上拉杆所受拉力随耕深略有变化,如图6所示。当上拉杆受压时,犁耕阻力的变化呈线性关系(见图7)。从统计试验数据得出犁耕垂直阻力和上拉杆受力的线性回归方程R,=607.6+5.OR式中,R,为犁耕垂直阻力(N),R为上拉杆受力(N)。只塞衬潇寨蔽三夏墨墨塑燮鑫道贷二巡二飞642026101418地面上犁底高* T /。m耕深石/c m峨0 02 00 02 00600I UU口上拉杆受拉上拉杆受压R/N图6恒垂直载荷下上拉杆受力与耕探的关系图7犁耕垂直阻力与上拉杆受力的关系位移传感器的输出特性,上拉杆拉压传感器随耕深变化的负荷特性为该系统进行线性控制提供了重要依据,为田间试验创造了条件,乞.田间试脸2.3.t犁耕阻力的测定我们在校内实验农场进行了田间试验,测定“奔野”一25 0拖拉机在I、皿、l档配用三桦犁耕作时,每桦犁的水平耕作阻力R二,上拉杆受力R。每桦犁的水平阻力R二:、R二:、R二。可在特制的犁柱上贴电阻应变片R:、凡,R。、R ,R.、R.分别组成半桥进行测定,其贴片部位见图8。从数据分析中可知上拉杆的受力同模拟试验加载量是相近的,所以所标定的力调节耕深变化范围同实际工况是相符的。从犁耕阻力和上拉杆受力的关系(见图9)的试验数据求得如下线性回归方程刀二=3822+1 6.7R农业机械学报1993年26000衬箕5000麦捧4000爵/户600200020 060010001400上拉杆受拉上拉杆受压R /N图8犁耕阻力测定方法图9犁耕总阻力与上拉杆受力的关系式中,Rx为犁耕总阻力(N),R为上拉杆受力(压力) (N)。2.3.2耕深的自动监测与控制试验耕深的自动控制有伺服控制和微机控制。在田间试验中对设定耕深、位移传感器测定耕深、犁耕阻力垂直分力进行了监测,同时也测定了田间实际平均耕深。试验数据见下表。从试验数据的分析可知:(a)伺服控制的1、2、3号试验,在无力反馈的情况下,设定耕深、位移传感器测定耕深同田间实测耕深的平均值是接近的。(b)在伺服控制的4号试验中,力反馈耕深调节范围为。4c。,设定耕深为1 5.6。m,位移传感器测定耕深为1 2.6。m,两者相差为3。m,即实际力反馈耕深调节量处在调节量范围内,可见它们之间的控制关系是正确的。(C)在微机控制时,在无力反馈情况下的5、6、7号试验中,三项耕深测定值是接近的。(d)在有力反馈的8、9、1 0 号试验中,分析可知,三项耕深的测定值和力反馈耕深调节范围之间的控制关系是正确的。如8号试验的耕深测定记录曲线(见图10 )和犁耕垂直阻力(见图11 )的值和cx一1微机测定值是相符的。又如9号试验实际力反馈耕深调节量为2一3。,力反馈耕深调节范围置于。4。m就可以了。拖拉机耕深自动监洲与控制试验测定值拖拉机试验侧涌定耕作序号工作定区长时间速度档位度(m)(S)(k m/五)耕深侧定值( c二)设定耕深位移传感器测定拼深田间实洲耕深(平均)力调节耕深范围(。m)犁耕阻力垂直分力(N)上拉杆传感器力反馈(N)甲口7九七n 舀., O甘八乙9曰,l,111,工U, 上nJ土月土工,O 口nR, 二。0 0 自.九J 11QOto , 自比勺山舀,人11.1111.工1儿,二n舀q 自njt才n几时r丹O甲.nJ内O一b.1了O曰n 甘O 自1几,上L. . .巧O通叹d勺七翻6Q叭舀,OC八nd9。97。81 1。513。012。41 2。01 1。01 1。51 1。71 1。5:皿l1工Q 臼1 8。O1 5。313。713。210。09。01 0。71 4。11 6 68。9 41 3。613.017。6105 3。509 06。5 01 1 5 1。5 0无力反馈无力反馈无力反懊11 8 9.72无力反馈无力反恢无力反馈7 5 0。6 865 5。6 28 21。24nn“0n Un0on1 1n,上1二1山,工心工,上,上111工一 ”百从皿O八U闷L注:序号14为何服控制,序号5一1 0 为微机控制土城条件;粘集土,田块状况:麦茬田,雨后无积水。第1期拖拉机耕裸自动盗侧与控制酬酬酬酬时间t /、4寸间t/s任之谈啦薄训夏维锁坐华华图1 0测定耕深记录曲线图1 1犁耕垂直阻力记录曲线4结论(1)用耕深自动控制系统控制拖拉机的耕深,使拖拉机处于最佳工况下工作,提高了耕作质量和拖拉机的经济性。(2)用伺服和微机对耕深进行自动控制均有效、正确,微机控制反应更灵敏,耕作更平稳、均匀。(3)由于自动控制设备对使用条件的苛刻要求,维护保养的难度以及工作的可靠程度,这项技术的推广应用在目前条件下有相当的难度。一(4 )研制结构更简单、轻巧,工作可靠,使用方便的耕深控制系统,为这项技术获得实际的应用提出了相应的任务和要求。今考文做1程悦荪主编。拖拉机设计。北京:中国农业机械出版社,1981.29 333 02NormanA.Anders on.Instr姐mentationfo rPro eessMeasur ementandCon1ro1。198 01792 533骆涵秀编著.试验机的电液控制系统.北京:机械工业出版社,19 91 .S6农业机械学、报1993年R ESEARC HONTH EAUTOMAT ICMONI TOR !NGANDCONTROLL!NGPLOUG H!NGDEPTHOFATR ACTOR万VuGuo zhenChengWenxiangBa oYidanYa oQingxiang(Z hejiang刁gre ulloralUnioe r sity)AbstraetInthePaPerwer ePr e sentindetailt五eautomatieeontrollingPloug五ingde -Pthoftr a etorwithservovalvean碑mieroe omPute rae eordingtotheloadandPloug五ingdePtl i.T五ebe stwo rkingsituationoftra eto reanbea ssur ed,5 0thePloug五ingqualit了ande c onomywillberaisedT hemethodsa r et l iatt五esigna -15ofdisp la eemeottr ansdu e erofPlou沙ingdePt五andfo ree企r ansdu ee rof P lo -ug hingresistane ea :eP主 leduPa及de omPa r edwit五giv enPloug五ingdePt五,andt 五eninPuttedtoservoa也Plifie ro r皿ie ro e omPute rsandexPortedeontr ollings主gnalt五ate ont:olst五eele etrie一liquids e rvovalve,t五e :efo r et五etra下elaaddir eotioneontr ollingvalvewillbecha公ged,andthe011quanlityofr aising011jarof tra eto rwillbeehanged.T heaimtoehangePlo ughingdePt五 willbea e五i,ved.Wehavealre adymadesue ees ,fullysim

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