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《中国农业大学》 2002年
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拖拉机作业机组仿真系统控制策略和模糊综合控制的研究

庞昌乐  
【摘要】: 拖拉机作业机组在作业过程中,作业环境比较恶劣,作业工况复杂多变,其动力学问题很复杂,不确定性成分较多,此外,机组的机液结构系统惯性较人,响应滞后等非线性问题突出。这些特点很难用精确的数学模型来描述,采用依靠精确数学模型的古典控制理论或建立状态方程的近代控制理论来研究机组的综合控制问题是复杂的。本文以典型的犁耕机组为例应用模糊控制理论,探讨了犁耕机组的综合控制问题及其最佳匹配方法,为研究行走式作业机组的自动控制提供了一种有实用价值的参考。 为研究方便,本文首先设计了结构合理,简单实用的拖拉机作业机组仿真试验控制系统,控制系统由上位机监控系统、发动机及换挡控制系统、发动机负荷模拟加载控制系统等三大部分组成,利用本控制系统能对机组进行各种加载试验研究。 发动机负荷模拟加载控制系统包括彼此独立的作业阻力模拟控制子系统和电涡流测功机控制子系统两部分。为了使它们有机地联接、动态响应,本文建立了发动机负荷模拟控制器数学模型,使作业阻力的变化及时转换为发动机负荷的变化,满足了仿真系统的控制要求。 拖拉机作业机组中,很多参数存在着耦合作用,给综合控制带来一定的难度,本文在深入研究机组动态特性的基础上,提出了发动机负荷率、驱动轮滑转率和作业阻力三参数的综合控制方案,它反映了机组的综合动态特征,并建立了基于这三参数的综合控制模型。 提出了适应全负荷工况的三种综合控制策略:最高生产效率的控制策略、燃油经济性的控制策略和兼顾最高生产效率及燃油经济性的控制策略,针对不同的作业目的,应用不同的控制策略,使仿真控制研究具有实用的目的。 对发动机工作点的控制,本文设计了两控制回路(挡位控制回路和油门位置控制回路)实行调节控制,并研究了相应的模糊控制算法。这两个控制回路都具有调节快,稳定性好的特点,符合拖拉机作业的实际要求。 应用VC++6.0为开发工具,采用面向对象的设计思想设计了上位机实时监控软件。软件具有人工控制和自动控制的两种功能,操作人员可以在自动控制中随时在线调整或修改设定参数,实现不同的控制品质和控制要求。 仿真试验结果表明,本文设计的控制系统、控制模型和控制算法达到了预期的控制要求,为研究机组的综合控制提供了一种有参考价值的方法。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S219

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