針對(duì)犁耕作業(yè)時(shí)大馬力拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪易產(chǎn)生過(guò)度滑轉(zhuǎn)的問(wèn)題,該研究以大馬力拖拉機(jī)電液懸掛機(jī)組為研究對(duì)象,考慮"拖拉機(jī)-農(nóng)具-土壤"系統(tǒng)的強(qiáng)非線性特征,在建立大馬力拖拉機(jī)犁耕作業(yè)機(jī)組非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,提出基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的大馬力拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)非線性控制方法;并以模糊PID控制為對(duì)比,采用Matlab/Simulink驗(yàn)證本文動(dòng)力學(xué)模型的正確性和控制算法的有效性;以Lovol-TG1254型大馬力拖拉機(jī)為載體,搭建犁耕作業(yè)大馬力拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制平臺(tái),開(kāi)展田間對(duì)比試驗(yàn),并分析不同控制方法下的滑轉(zhuǎn)控制效果,驗(yàn)證滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的控制精度和穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明:在2.17m/s的犁耕作業(yè)工況下,與模糊PID控制算法相比,滑模變結(jié)構(gòu)控制算法將拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率有效控制在最優(yōu)值0.2,平均絕對(duì)值偏差為0.008,減小了約27%,最大偏差為0.028,減小了約49%;耕深、液壓缸位移和水平牽引力調(diào)節(jié)變化量分別減小了27%、36%、42%。該研究提出的基于滑模變結(jié)構(gòu)的大馬力拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制方法可實(shí)現(xiàn)犁耕作業(yè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)最優(yōu)目標(biāo)控制。

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圖3 大馬力拖拉機(jī)犁耕作業(yè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)仿真模型

由圖4b、圖4c、圖4d可知，在SMVSC控制系統(tǒng)中，土壤比阻階躍變化時(shí)，液壓缸活塞桿位移量由8.99cm伸出至9.56cm，耕深由21cm減小至16.21cm，通過(guò)減小耕深來(lái)抑制滑轉(zhuǎn)率增大的趨勢(shì)，水平牽引力穩(wěn)定在7056.54N左右；模糊PID控制系統(tǒng)的液壓缸活塞桿....

圖4 大馬力拖拉機(jī)犁耕作業(yè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制仿真結(jié)果

圖3大馬力拖拉機(jī)犁耕作業(yè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)仿真模型由此可見(jiàn)，在土壤條件發(fā)生改變時(shí)，和模糊PID控制相比，滑模變結(jié)構(gòu)控制對(duì)外界擾動(dòng)的消擾特性較好，響應(yīng)相對(duì)較快，驗(yàn)證了其控制的有效性和優(yōu)越性。

圖1 拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析簡(jiǎn)圖

式中vOt、vO分別為驅(qū)動(dòng)輪沿水平前進(jìn)方向的理論速度和瞬時(shí)速度，m/s;rO、rK分別為驅(qū)動(dòng)輪的幾何半徑和動(dòng)力半徑，m；ωK為驅(qū)動(dòng)輪角速度，rad/s。在圖1中，對(duì)拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組進(jìn)行受力分析可知，拖拉機(jī)（包括懸掛機(jī)構(gòu)）所受外力主要有：拖拉機(jī)的重力mTg(g為重力加速度，m....

圖2 基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)控制原理簡(jiǎn)圖

在建立的大馬力拖拉機(jī)電液懸掛作業(yè)機(jī)組驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，存在部分難以準(zhǔn)確獲得的時(shí)變運(yùn)動(dòng)參數(shù)和不確定項(xiàng)，且系統(tǒng)方程存在強(qiáng)非線性。當(dāng)以最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率為控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)大馬力拖拉機(jī)犁耕作業(yè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)自動(dòng)控制時(shí)，需采用一種適應(yīng)強(qiáng)非線性特點(diǎn)、對(duì)外界擾動(dòng)不敏感的非線性控制方法。在運(yùn)動(dòng)....

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