拖拉机线控液压转向系统的转向控制策略研究

由于拖拉机工作条件差,经常在崎岖不平的土地上行驶,因此对其转向机构有一定的要求。拖拉机的转向系统一般是全液压转向系统。全液压转向系统具有转向灵活轻便、性能稳定、布置方便等优点,但是在使用过程中,常会出现转向沉重、失灵等故障。线控转向系统(Steer-By-Wire,即SBW)取消了方向盘和转向轮之间的机械连接,完全摆脱了传统转向系统的各种限制,便于和其他系统集成、统一协调控制,现在已成为转向系统发展的新方向。 本文将全液压转向和线控转向结合,设计了一种新型的线控液压转向系统。主要完成了以下工作： 首先,对线控液压转向系统进行总体设计。分别设计了方向盘模块、转向模块和ECU模块,并详细阐述了各模块的结构组成和工作原理,对系统的各个元件进行了选型。 其次,设计了线控液压转向系统的角传动比。对系统的转向特性进行了详细的分析,并根据拖拉机对转向系统的要求,设计出了可变传动比。此外,还对拖拉机转向梯形结构进行分析,得出转向角与转向油缸位移之间的关系。 第三,通过比较各种控制策略的优缺点,选择模糊控制来实现系统转向功能,确定了模糊规则和隶属度函数,设计了模糊控制器。并且在Matlab/Simulink环境下对转向系统进行了机、电、液的仿真建模,对模糊控制和PID控制进行对比分析,实现了线控液压转向系统的各项特性,结果表明模糊控制具有很好的转向效果。 再次,完成了线控液压转向系统的电子控制部分,包括基于单片机的控制系统电路设计和软件设计,采用C语言完成了整个系统的编程,主要包括主程序、模糊算法程序、显示子程序等。控制器主要实现了方向盘转角和油缸位移信号的采集、电磁比例换向阀的驱动、实验结果的显示。 最后,完成了线控液压转向实验台的设计和搭建,并在台架上进行转向实验测试。实验结果表明,本文设计的线控液压转向系统可以很好的实现拖拉机的转向功能。