拖拉机线控液压转向系统的路感控制策略研究

随着车辆电子控制技术的快速发展,线控转向技术作为一种新型的电控技术在车辆上也得到了越来越多的发展和应用,它取消了方向盘至转向车轮之间的机械连接,采用了信号传递的方式。本文将线控转向技术应用于拖拉机上,结合了全液压转向技术和线控转向技术的优点,设计出一种拖拉机线控液压转向系统。该系统既简化了转向系统的结构,又具有液压大动力输出的特点,在电器元件的控制下,能够灵活的完成转向操作,提高转向的准确性与可靠性。线控液压转向系统不仅要具有传统转向系统良好的转向特性,准确实现驾驶员的正确转向意图,而且还要具有凭借方向盘反作用力能将车轮和整车的受力状态、运动情况反馈给驾驶员,即路感反馈。本文针对线控液压转向系统的特点,对路感系统进行了研究,主要完成了以下工作：首先,对线控液压转向系统进行了总体设计,分别介绍了方向盘模块、转向模块以及路感系统ECU模块的设计,主要对方向盘组件中的主要元件进行了选型与匹配,并结合该系统的设计原则阐述了其组成与工作原理。其次,基于转向油缸压力和车速两个参数变量分析了线控液压转向系统路感特性。通过对比归纳出的三种常见的路感特性曲线,引入曲线型路感特性曲线,确定出了转向路感、转向油缸压力和车速三者之间的关系,具体步骤包括：采用全液压转向式拖拉机实车测试方法,得出给定不同车速下对应的转向油缸压力的最大值；通过计算以及经验分析确定出对应不同车速下转向路感的最大值,由此得出不同车速时的曲线斜率并拟合出车速感应曲线；最终得出曲线型转向路感特性曲线。结果表明,所设计的曲线型转向路感特性能很好地协调转向轻便性和路感之间的矛盾。第三,研究了线控液压转向路感的控制策略。提出了一种双闭环路感控制系统,通过分析选择了较常用的PID控制算法,并将其应用在该路感控制系统上。然后,基于线控液压转向系统路感控制的工作原理,建立了路感模型的双闭环控制系统,并对路感控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,PID控制器对路感控制系统有着很好的适应性,所设计的系统有着较好的跟随性、稳定性,可以有效的控制拖拉机路感系统。最后,完成线控液压转向系统路感控制器的设计,搭建出线控液压转向系统试验台架,并在台架上进行传感器信号的采集与标定以及路感模拟实验。试验结果表明,本次研究所设计的线控液压转向系统能够很好的实现路感反馈功能。