基于模糊算法的拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)力調(diào)節(jié)控制技術(shù)研究

1、基于模糊算法的拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)力調(diào)節(jié)控制技術(shù)研究    英文題名 Research of Resistance-Adjustment for Tractor Electrohydraulic Hitch System Based on the Fuzzy Algorithm  關(guān)鍵詞 拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng); 模糊算法; 力調(diào)節(jié); 單片機(jī); 英文關(guān)鍵詞 tractor electro-hydraulic hitch system; fuzzy algorithm; resistance adjustment; SCM; 中文摘要 20世紀(jì)70年代

2、以來,隨著電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)及成熟,機(jī)電一體化技術(shù)逐步被應(yīng)用到拖拉機(jī)控制系統(tǒng)中,取得了良好的效果。機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)用拖拉機(jī)上的應(yīng)用必然向著自動化、智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的拖拉機(jī)懸掛機(jī)組采用的機(jī)械控制系統(tǒng),正逐漸被電液控制系統(tǒng)所代替。 本文首先從整體上介紹了拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)的設(shè)計,分析了傳統(tǒng)的液壓懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型,提出液壓系統(tǒng)的改裝方案。以電液比例方向閥取代傳統(tǒng)機(jī)械控制的分配器,并設(shè)計配套油路；以控制按鍵和設(shè)定旋鈕代替原有的機(jī)械式控制手柄；安裝力傳感器和位置傳感器。分析原有拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)的力調(diào)節(jié)方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出基于單片機(jī)控制的拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)力調(diào)節(jié)控制方案。 拖拉機(jī)機(jī)組作業(yè)環(huán)

3、境比較惡劣,作業(yè)工況復(fù)雜多變,其動力學(xué)問題很復(fù)雜,不確定性成分較多,此外,懸掛系統(tǒng)慣性較大,響應(yīng)滯后等非線性問題突出。這些特點(diǎn)很難用精確的數(shù)學(xué)模型來描述,采用依靠精確數(shù)學(xué)模型的經(jīng)典控制理論或建立狀態(tài)方程的PID算法來研究機(jī)組的綜合控制問題是復(fù)雜的。本文以典型的犁耕機(jī)組為例應(yīng)用模糊控制理論,設(shè)計了拖拉機(jī)電液懸掛機(jī)組力調(diào)節(jié)模糊控制器,為研究拖拉機(jī)液壓懸掛系統(tǒng)力調(diào)節(jié)控制提供了一種參考。 . 英文摘要 Ever since the 70s of last century, with the emergence and maturation of electronics and computer con

4、trol technology, electromechanical integration technology  摘要 7-8 ABSTRACT 8-9 第一章 緒論 10-17     1.1 課題提出的背景 10     1.2 國內(nèi)外對拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 10-13         1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 11-12         1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 12-13

5、     1.3 本課題研究意義 13-15     1.4 研究內(nèi)容 15-16         1.4.1 懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與油路改進(jìn) 15         1.4.2 控制算法選擇與控制程序編寫 15         1.4.3 傳感器的選用 15       &

6、#160; 1.4.4 傳感器及控制面板信號的采集和處理 15-16         1.4.5 力調(diào)節(jié)控制方案研究 16     1.5 本章小結(jié) 16-17 第二章 電液懸掛系統(tǒng)整體設(shè)計 17-31     2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 17-27         2.1.1 單片機(jī)控制器 17-19         2.1.2 農(nóng)具和

7、農(nóng)具支架 19-20         2.1.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計 20-25             2.1.3.1 傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的類型 20-21             2.1.3.2 液壓系統(tǒng)的改裝與控制 21-22        &#

8、160;    2.1.3.3 液壓系統(tǒng)的核心元件電液比例方向閥 22-25         2.1.4 力傳感器的選用 25-27         2.1.5 信號調(diào)理流程 27     2.2 力調(diào)節(jié)控制方案 27-30         2.2.1 傳統(tǒng)的懸掛控制模式 27-30    

9、0;        2.2.1.1 高度調(diào)節(jié)法 27-28             2.2.1.2 位置調(diào)節(jié)法 28             2.2.1.3 阻力調(diào)節(jié)法 28-30         2.2.2 力調(diào)節(jié)控制模式框圖 30 &#

10、160;   2.3 本章小結(jié) 30-31 第三章 控制算法選擇與模糊控制器設(shè)計 31-43     3.1 電液懸掛系統(tǒng)控制算法的比較 31-35         3.1.1 PID控制 31-33             3.1.1.1 PID控制的原理 31-33         &

11、#160;   3.1.1.2 PID控制的局限性 33         3.1.2 模糊控制 33-35             3.1.2.1 模糊控制的提出 33-34             3.1.2.2 模糊控制的原理 34     &#

12、160;       3.1.2.3 模糊控制的特點(diǎn) 34-35     3.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 35-42         3.2.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu) 35-37             3.2.1.1 模糊化接口 36         

13、    3.2.1.2 知識庫 36-37             3.2.1.3 推理與解模糊接口 37         3.2.2 模糊控制器的設(shè)計 37-42             3.2.2.1 精確量的模糊化 37-39     

14、;        3.2.2.2 建立模糊控制規(guī)則 39-41             3.2.2.3 解模糊化 41-42     3.4 本章小結(jié) 42-43 第四章 控制器硬件電路設(shè)計 43-57     4.1 概述 43-45     4.2 系統(tǒng)電路設(shè)計 45-54     &

15、#160;   4.2.1 CPU的選擇 45         4.2.2 模式選擇按鍵電路 45-46         4.2.3 工作狀態(tài)及控制模式指示電路 46-47         4.2.4 傳感器信號與設(shè)定旋鈕信號采集電路 47-49         4.2.5 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 49-

16、51         4.2.6 電源電路的設(shè)計 51-52         4.2.7 ISP程序下載模塊設(shè)計 52         4.2.8 串口通信電路設(shè)計 52-53         4.2.9 控制信號輸出電路 53-54        

17、 4.2.10 時鐘電路與復(fù)位電路 54     4.3 抗干擾措施 54-56         4.3.1 系統(tǒng)干擾的來源 55         4.3.2 測控單元硬件抗干擾措施 55-56     4.4 本章小結(jié) 56-57 第五章 控制程序設(shè)計 57-71     5.1 主程序設(shè)計 57-58     5.2 各模塊子程序設(shè)計

18、 58-69         5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 58-60         5.2.2 提升與下降子程序設(shè)計 60-61         5.2.3 力調(diào)節(jié)程序設(shè)計 61-62         5.2.4 模糊控制子程序設(shè)計 62-66      

19、0;      5.2.4.1 確定模糊變量的隸屬度函數(shù) 62-64             5.2.4.2 基本模糊查詢表的建立 64-65             5.2.4.3 量化因子與比例因子的確定 65-66         5.2.5 開關(guān)信號采

20、集及LED顯示程序 66-67         5.2.6 PWM信號輸出程序設(shè)計 67-68         5.2.7 串口通信程序設(shè)計 68         5.2.8 非安全檢測處理程序設(shè)計 68-69     5.3 程序可靠性設(shè)計 69-70     5.4 本章小結(jié) 70-71 第六章 試驗(yàn)方案設(shè)計與結(jié)果分析 71

21、-76     6.1 加載系統(tǒng)與農(nóng)具受力分析 71-72     6.2 提升與下降試驗(yàn) 72-74     6.3 力調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)試驗(yàn) 74     6.4 力調(diào)節(jié)消擾試驗(yàn) 74-75     6.5 本章小結(jié) 75-76 結(jié)論與建議 76-77 參考文獻(xiàn) 77-80         5.2.2 提升與下降子程序設(shè)計 60-61    

22、0;    5.2.3 力調(diào)節(jié)程序設(shè)計 61-62         5.2.4 模糊控制子程序設(shè)計 62-66             5.2.4.1 確定模糊變量的隸屬度函數(shù) 62-64             5.2.4.2 基本模糊查詢表的建立 64-65  &#

23、160;          5.2.4.3 量化因子與比例因子的確定 65-66         5.2.5 開關(guān)信號采集及LED顯示程序 66-67         5.2.6 PWM信號輸出程序設(shè)計 67-68         5.2.7 串口通信程序設(shè)計 68   

24、0;     5.2.8 非安全檢測處理程序設(shè)計 68-69     5.3 程序可靠性設(shè)計 69-70     5.4 本章小結(jié) 70-71 第六章 試驗(yàn)方案設(shè)計與結(jié)果分析 71-76     6.1 加載系統(tǒng)與農(nóng)具受力分析 71-72     6.2 提升與下降試驗(yàn) 72-74     6.3 力調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)試驗(yàn) 74     6.4 力調(diào)節(jié)消擾試驗(yàn) 74-75  

25、;   6.5 本章小結(jié) 75-76 結(jié)論與建議 76-77 參考文獻(xiàn) 77-80         5.2.2 提升與下降子程序設(shè)計 60-61         5.2.3 力調(diào)節(jié)程序設(shè)計 61-62         5.2.4 模糊控制子程序設(shè)計 62-66          

26、   5.2.4.1 確定模糊變量的隸屬度函數(shù) 62-64             5.2.4.2 基本模糊查詢表的建立 64-65             5.2.4.3 量化因子與比例因子的確定 65-66         5.2.5 開關(guān)信號采集及LED顯示程序 66-67 

27、0;       5.2.6 PWM信號輸出程序設(shè)計 67-68         5.2.7 串口通信程序設(shè)計 68         5.2.8 非安全檢測處理程序設(shè)計 68-69     5.3 程序可靠性設(shè)計 69-70     5.4 本章小結(jié) 70-71 第六章 試驗(yàn)方案設(shè)計與結(jié)果分析 71-76   

28、0; 6.1 加載系統(tǒng)與農(nóng)具受力分析 71-72     6.2 提升與下降試驗(yàn) 72-74     6.3 力調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)試驗(yàn) 74     6.4 力調(diào)節(jié)消擾試驗(yàn) 74-75     6.5 本章小結(jié) 75-76 結(jié)論與建議 76-77 參考文獻(xiàn) 77-80         5.2.2 提升與下降子程序設(shè)計 60-61        

29、 5.2.3 力調(diào)節(jié)程序設(shè)計 61-62         5.2.4 模糊控制子程序設(shè)計 62-66             5.2.4.1 確定模糊變量的隸屬度函數(shù) 62-64             5.2.4.2 基本模糊查詢表的建立 64-65     

30、0;       5.2.4.3 量化因子與比例因子的確定 65-66         5.2.5 開關(guān)信號采集及LED顯示程序 66-67         5.2.6 PWM信號輸出程序設(shè)計 67-68         5.2.7 串口通信程序設(shè)計 68       

31、  5.2.8 非安全檢測處理程序設(shè)計 68-69     5.3 程序可靠性設(shè)計 69-70     5.4 本章小結(jié) 70-71 第六章 試驗(yàn)方案設(shè)計與結(jié)果分析 71-76     6.1 加載系統(tǒng)與農(nóng)具受力分析 71-72     6.2 提升與下降試驗(yàn) 72-74     6.3 力調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)試驗(yàn) 74     6.4 力調(diào)節(jié)消擾試驗(yàn) 74-75     6.5 本章小結(jié) 75-76 結(jié)論與建議 76-77 參考文獻(xiàn) 77-80