摘要：針對(duì)丘陵山地地形復(fù)雜、耕作阻力波動(dòng)大等問(wèn)題，基于研制的新型丘陵山地拖拉機(jī)及三點(diǎn)懸掛式后懸掛機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)。對(duì)位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整原理進(jìn)行分析，得出左右懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面的距離與地面坡度的函數(shù)關(guān)系；設(shè)計(jì)橫向位姿調(diào)整液壓系統(tǒng)，運(yùn)用AMEsim搭建橫向位姿調(diào)整系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)仿真模型，并采用模糊PID控制方法對(duì)仿真模型進(jìn)行控制性能仿真；搭建拖拉機(jī)后懸掛系統(tǒng)控制試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行拖拉機(jī)后懸掛橫向位姿調(diào)整試驗(yàn)。當(dāng)坡度低于15°，后懸掛機(jī)構(gòu)跟隨坡地調(diào)整效果良好，具有良好的穩(wěn)定性。由仿真結(jié)果和對(duì)比試驗(yàn)可知，二者位姿調(diào)整位移最大誤差為9.32%、平均誤差為4.2%；所開(kāi)發(fā)的坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)具有較高的控制精度，可為丘陵山地拖拉機(jī)坡地自適應(yīng)問(wèn)題提供借鑒。

關(guān)鍵詞：丘陵山地拖拉機(jī)；后懸掛；位姿調(diào)整系統(tǒng)；AMEsim

中圖分類號(hào)：S232.3" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 09?0141?07

Simulation analysis and experiment of slope adaptive control system of

hilly and mountain tractor

Li Lingling， Li Guangyu， Xu Feng， Wang Huaze， Gao Ruiyao， Zhang Yuhan

（Jilin Province Academy of Agricultural Machinery， Changchun， 130000， China）

Abstract： In view of the problems of complex terrain and large tillage resistance fluctuation in hilly and mountainous areas，based on the developed new hilly and mountainous tractor and three?point suspension rear suspension mechanism， an adaptive slope control system was designed. Firstly， the adjustment principle of the posture adjustment mechanism was analyzed， and the functional relationship between the distance between the left and right suspension points and the reference plane of the car body and the ground slope was obtained. Secondly， the electronic control hydraulic system for lateral position and attitude adjustment was designed. The hydraulic system simulation model of lateral position and attitude adjustment system was built by AMEsim， and the control performance of the simulation model was simulated by fuzzy PID control method. Finally， the control test platform of tractor rear suspension system was built， and the lateral posture adjustment test of tractor rear suspension was carried out. The results showed that the rear suspension mechanism had good adjustment effect and good stability when it followed the slope within 15°. According to" the simulation results and comparison test， the maximum error of the pose adjustment displacement was 9.32% and the average error was 4.2%. It was proved that the developed slope adaptive control system had high control accuracy and could provide reference for hill and mountain tractor slope adaptive problem.

Keywords： hilly mountain tractor; rear suspension; pose adjustment system; AMEsim

0 引言

我國(guó)丘陵山區(qū)縣級(jí)行政區(qū)占全國(guó)的2/3，其耕地面積約占全國(guó)耕地總面積的63.2%[1， 2]。丘陵山區(qū)地形復(fù)雜，農(nóng)業(yè)作業(yè)多樣化[3?5]。丘陵山地的作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效率取決于拖拉機(jī)機(jī)具懸掛裝置對(duì)丘陵坡地的自適應(yīng)[6]。丘陵山地的坡度多為6°～15°，普通的機(jī)具懸掛系統(tǒng)在耕作時(shí)無(wú)法完成調(diào)整機(jī)具懸掛姿態(tài)角的功能，造成懸掛機(jī)具傾斜嚴(yán)重，導(dǎo)致耕深均勻性差等問(wèn)題，大大降低耕作質(zhì)量[7?11]。因此，需要研發(fā)具有坡地自適應(yīng)性的丘陵山地拖拉機(jī)懸掛控制系統(tǒng)。

目前，相關(guān)專家學(xué)者已經(jīng)對(duì)拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了一些卓有成效的研究。陳晨等[12]提出了一種坡地自適應(yīng)電控液壓懸掛反饋控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠有效控制拖拉機(jī)懸掛機(jī)具橫向耕深波動(dòng)在±10 mm內(nèi)；李超軍[13]以提高耕作機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的耕作穩(wěn)定性為前提，設(shè)計(jì)了一種耕深自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用電控和液壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)耕深的自動(dòng)控制，同時(shí)加入PID控制算法優(yōu)化控制結(jié)果；商高高等[14]提出了一種基于P—模糊PID雙模態(tài)控制原理的自動(dòng)控制方法，建立懸掛系統(tǒng)位置控制過(guò)程中的數(shù)學(xué)模型，對(duì)拖拉機(jī)電控液壓懸掛系統(tǒng)耕深自動(dòng)控制方法進(jìn)行仿真研究。蔣俊等[15]對(duì)丘陵山地拖拉機(jī)的電控液壓懸掛系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理與控制方法進(jìn)行了分析，在定負(fù)載和變負(fù)載2種典型工況下進(jìn)行了仿真分析。夏長(zhǎng)高等[16]提出對(duì)懸掛機(jī)具在坡地等高作業(yè)及耕作自適應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù)的研究，是整個(gè)山地拖拉機(jī)調(diào)平系統(tǒng)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。分析上述文獻(xiàn)可知，對(duì)于拖拉機(jī)后懸掛的位姿姿態(tài)調(diào)整研究?jī)H限于耕深自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者電控液壓懸掛系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，對(duì)于丘陵山地拖拉機(jī)坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)的研究較少，現(xiàn)有的后懸掛控制系統(tǒng)難以應(yīng)用于丘陵山地農(nóng)機(jī)實(shí)際作業(yè)中。

本文以新研制的丘陵山地拖拉機(jī)為研究對(duì)象，基于三點(diǎn)懸掛式后懸掛機(jī)構(gòu)位姿調(diào)整問(wèn)題設(shè)計(jì)一種基于二自由度外置式雙作用油缸獨(dú)立控制的液壓懸掛系統(tǒng)，采用模糊PID控制，運(yùn)用AMEsim對(duì)控制系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真分析，通過(guò)搭建控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證控制系統(tǒng)的性能與理論分析的正確性。

1 位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)丘陵山地拖拉機(jī)在坡地作業(yè)時(shí)，后懸掛機(jī)構(gòu)自適應(yīng)姿態(tài)調(diào)節(jié)，且保持耕作位置不變，本文設(shè)計(jì)了二自由度外置式雙作用油缸三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整左右2個(gè)提升油缸的活塞桿行程來(lái)調(diào)整農(nóng)具橫向傾角，保證其可在3 s內(nèi)實(shí)現(xiàn)15°的橫向位姿調(diào)整，通過(guò)調(diào)整電動(dòng)推桿行程，實(shí)現(xiàn)縱向位姿調(diào)整；考慮到拖拉機(jī)在丘陵山地環(huán)境下工作時(shí)主要的安全隱患為側(cè)翻，所以在控制策略中，先進(jìn)行橫向位姿調(diào)整，待左提升油缸和右提升油缸活塞桿位移達(dá)到目標(biāo)值，再進(jìn)行縱向位姿調(diào)整。

1.1 后懸掛位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)

為解決機(jī)具懸掛系統(tǒng)坡地自適應(yīng)性問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于液壓缸可變長(zhǎng)度提升桿拖拉機(jī)后懸掛位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)。該位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)由提升器總成（左提升臂、右提升臂）、提升油缸總成（左提升油缸、右提升油缸）、懸掛桿件總成（上拉桿、下拉桿、中拉桿）、車(chē)身傾角傳感器、機(jī)具傾角傳感器、電動(dòng)推桿、電液比例控制閥組、控制器組成。

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)具相對(duì)地面能夠保持耕作位置不變的目的，將提升器中提升軸從中間斷開(kāi)，使得左提升臂與右提升臂可以獨(dú)立動(dòng)作。由車(chē)身傾角傳感器、電子尺和機(jī)具傾角傳感器分別檢測(cè)車(chē)身傾角數(shù)據(jù)、活塞桿數(shù)據(jù)和機(jī)具傾角數(shù)據(jù)，將信號(hào)傳給控制器，控制器經(jīng)判斷發(fā)出控制信號(hào)，控制電液比例控制閥組，通過(guò)外置的左、右提升油缸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)相應(yīng)提升桿（左、右）、下拉桿（左、右）動(dòng)作，即可調(diào)整后懸掛機(jī)構(gòu)位姿。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足在3 s內(nèi)完成橫向位姿調(diào)整，且耕作位置保持不變。位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)主要參數(shù)見(jiàn)表1。位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖1所示。

1.2 位姿調(diào)整原理及設(shè)計(jì)計(jì)算

為得出液壓缸活塞桿位移與農(nóng)具橫向傾角的關(guān)系，以進(jìn)行橫向位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)控制，需對(duì)橫向位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行分析，解算出液壓缸活塞桿位移與農(nóng)具橫向傾角、地面坡度的函數(shù)關(guān)系[17?19]。本文將車(chē)身調(diào)整前后，位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)與坡度簡(jiǎn)化到一個(gè)平面內(nèi)，建立液壓缸活塞桿位移與傾斜角度的幾何關(guān)系函數(shù)。

橫向位姿調(diào)整原理：基于具有車(chē)身調(diào)平功能的丘陵山地拖拉機(jī)，根據(jù)車(chē)身位姿調(diào)整前的油缸位移信息，可測(cè)量出機(jī)具橫向調(diào)整前左右懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離，懸掛中點(diǎn)距地面垂直距離，車(chē)身位姿調(diào)整后，通過(guò)計(jì)算調(diào)整后懸掛點(diǎn)的變化值進(jìn)而調(diào)整油缸位移，保證調(diào)整前后懸掛中點(diǎn)距地面垂直距離不變，與地面保持平行，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)具橫向位姿調(diào)整。圖2為車(chē)身位姿調(diào)整前的后懸掛位姿結(jié)構(gòu)圖，圖3為車(chē)身位姿調(diào)整后的后懸掛位姿結(jié)構(gòu)圖。

如圖2所示，通過(guò)測(cè)量可得到輪胎直徑D0，輪距L0，車(chē)身調(diào)平橫向距離L2，左輪胎中心點(diǎn)距離車(chē)身基準(zhǔn)面距離[h1']，右輪胎中心點(diǎn)距離車(chē)身基準(zhǔn)面距離[h2']，調(diào)整前左懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離[H1']，調(diào)整前右懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離[H2']，控制基點(diǎn)O0（提升臂與車(chē)身鉸接點(diǎn)），懸掛中點(diǎn)X0與地面垂直距離H，地面與水平基準(zhǔn)夾角β1，左右懸掛點(diǎn)水平距離L1，懸掛點(diǎn)角對(duì)稱調(diào)整量a，調(diào)整前懸掛中點(diǎn)X0距地面橫向距離Y。圖3中，調(diào)整后左懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離[H1'']，調(diào)整前右懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離[H2'']，機(jī)具調(diào)整前后左右懸掛點(diǎn)橫向調(diào)整量ΔH3，位姿調(diào)整后車(chē)輛所在路面與水平基準(zhǔn)夾角[β1'']，位姿調(diào)整后的左輪胎中心點(diǎn)距離車(chē)身基準(zhǔn)面距離[h1'']，調(diào)整后懸中點(diǎn)與地面距離[H3'']，調(diào)整前懸掛中點(diǎn)距離地面橫向距離Y。

由圖2車(chē)身位姿調(diào)整前的后懸掛位姿結(jié)構(gòu)圖可得出懸掛中點(diǎn)與地面垂直距離的函數(shù)關(guān)系。

上述左右懸掛點(diǎn)距車(chē)身基準(zhǔn)面距離與地面坡度、車(chē)身油缸位移的函數(shù)關(guān)系是基于已經(jīng)確定了懸掛點(diǎn)位置的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。為了確定懸掛點(diǎn)位置，可通過(guò)油缸位移和懸掛點(diǎn)關(guān)系確定懸掛點(diǎn)位置，如圖4所示，懸掛點(diǎn)距鏟尖距離為S1，鉸接點(diǎn)距地面距離為S0，下拉桿長(zhǎng)度為K，鉸接點(diǎn)與懸掛點(diǎn)連接方向與地面的水平夾角θ，解算得出鏟尖距地面距離

當(dāng)拖拉機(jī)從地面坡度11°（左低右高）行駛至地面坡度為4.5°時(shí)，根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果，通過(guò)上述函數(shù)關(guān)系，可計(jì)算得到，懸掛中點(diǎn)距地面橫向距離a為13.2 mm，調(diào)整后左右懸掛點(diǎn)橫向調(diào)整量ΔH3為50.68 mm，左懸掛點(diǎn)距離車(chē)身基準(zhǔn)面的距離[H1'']為668.16 mm，右懸掛點(diǎn)距離車(chē)身基準(zhǔn)面的距離[H2'']為558.84 mm。

1.3 位姿調(diào)整控制策略

橫向位姿調(diào)整控制策略：丘陵山地拖拉機(jī)采用了車(chē)身調(diào)平機(jī)構(gòu)，遇到橫向坡度可以自動(dòng)調(diào)整車(chē)身橫向角度，調(diào)整范圍β1≤15°（這里的β1與上述路面與水平基準(zhǔn)夾角為相同含義）。在坡度較小（β1≤2°）工況下，后懸掛不需要進(jìn)行調(diào)整，液壓缸沒(méi)有動(dòng)作。當(dāng)橫向坡度為2°～15°時(shí)，后懸掛提升桿雙液壓缸動(dòng)作，依據(jù)坡度角度與機(jī)具傾角的反饋差值進(jìn)行調(diào)整，自動(dòng)調(diào)整流程如圖5所示?？v向位姿調(diào)整控制策略：待橫向位姿調(diào)整結(jié)束后，電動(dòng)推桿推動(dòng)下拉桿縱向調(diào)整機(jī)具位姿。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)丘陵山地拖拉機(jī)后懸掛機(jī)構(gòu)位姿調(diào)整的設(shè)計(jì)要求，液壓系統(tǒng)采用定流量負(fù)載敏感回路，在地面坡度≤15°范圍內(nèi)，能夠保證機(jī)具姿態(tài)隨車(chē)身姿態(tài)變化及時(shí)做出調(diào)整，同時(shí)保證耕作位置不變。

如圖6所示，該液壓系統(tǒng)由2個(gè)雙作用提升油缸代替后懸掛機(jī)構(gòu)左右提升桿，每個(gè)液壓缸都有相應(yīng)的電磁比例閥進(jìn)行獨(dú)立控制。該系統(tǒng)具備自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩種功能；為了使橫向位姿調(diào)整后能迅速鎖定，保持控制精度，采用兩位兩通的電磁比例球閥。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)與性能要求可以計(jì)算左、右提升液壓缸最大行程均為130 mm，系統(tǒng)最大承受壓力16 MPa。

丘陵山地拖拉機(jī)橫向位姿調(diào)整控制流程為：在坡度≤15°的工況下，拖拉機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)調(diào)整模式。機(jī)具角度為α，坡面角度為ω，根據(jù)坡面角度ω的正負(fù)，將機(jī)具橫向位姿調(diào)整工況分為四種情況：（1）當(dāng)ω≥0且αlt;ω時(shí)，比例流量控制閥1得電，并根據(jù)油缸位移反饋信號(hào)調(diào)節(jié)閥口開(kāi)度，油液依次經(jīng)過(guò)比例流量控制閥1、單向閥2，推動(dòng)右提升油缸12伸出，實(shí)現(xiàn)右側(cè)提升臂上升，直至α=ω，右側(cè)提升臂停止上升。由于右側(cè)提升臂上升過(guò)程中，懸掛中心點(diǎn)向上偏移ΔH，需左右提升臂同時(shí)下降ΔH，此時(shí)換向閥2、換向閥4和比例換向閥2得電，閥口全開(kāi)。比例流量控制閥2根據(jù)油缸位移反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)比例閥的閥口大小，進(jìn)而控制油缸運(yùn)動(dòng)位移及速度；（2）當(dāng)ω≥0且αgt;ω時(shí)，比例換向閥1、換向閥2得電，閥口全開(kāi)，推動(dòng)右提升油缸12縮回，實(shí)現(xiàn)右側(cè)提升臂下降，直至α=ω，右側(cè)提升臂下降停止。由于右側(cè)提升臂下降過(guò)程中，懸掛中心點(diǎn)向下偏移ΔH，需左右提升臂同時(shí)上升ΔH，此時(shí)比例流量控制閥1、2得電，油液依次經(jīng)過(guò)比例流量控制閥1、比例流量控制閥2，單向閥2、單向閥8，推動(dòng)左右提升油缸伸出，直至左右提升臂同時(shí)上升ΔH距離，油缸運(yùn)動(dòng)停止。同理，（3）當(dāng)ωlt;0且αlt;ω時(shí)，降左側(cè)提升臂再同升ΔH距離；（4）當(dāng)ωlt;0且αgt;ω時(shí)，升左側(cè)提升臂再同降ΔH距離。同時(shí)，本液壓系統(tǒng)采用負(fù)載敏感設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的泵多余油液經(jīng)主定壓差閥卸荷回油箱。同時(shí)，由于采用液壓鎖設(shè)計(jì)，可以將液壓缸鎖定在某一位置，避免負(fù)載傳感小流量泄露導(dǎo)致的液壓缸振動(dòng)以及頻繁調(diào)整。

3 液壓系統(tǒng)建模與分析

依據(jù)上述液壓系統(tǒng)原理，在滿足要求的情況下進(jìn)行簡(jiǎn)化建模，系統(tǒng)采用位移負(fù)反饋方式，在每個(gè)液壓缸上安裝有位移傳感器，采集來(lái)的信號(hào)由控制器進(jìn)行處理，并將處理數(shù)據(jù)作用于電磁比例閥上，以此控制閥口的開(kāi)度。在AMESim的液壓、機(jī)械、信號(hào)庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的元件建立仿真模型如圖7所示。仿真模型主要參數(shù)如表3所示。

由于左傾橫向位姿調(diào)整與右傾橫向位姿調(diào)整的調(diào)整方式和策略相同，只是調(diào)整方向不同，所以對(duì)坡地角度由5°（左低右高）到-10°（右低左高）進(jìn)行仿真分析。坡地角度為5°（左低右高）時(shí)，左油缸活塞初始位置伸出12 mm，右油缸活塞初始位置伸出0 mm，通過(guò)式（6）和式（7）計(jì)算得到，左提升油缸需伸出92.63 mm，右提升油缸需伸出130 mm，才可實(shí)現(xiàn)橫向位姿調(diào)整。

在控制模型中加入角度傳感器及PID控制器。設(shè)定角度傳感器的值為機(jī)具位姿調(diào)整前的初始位姿，對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定，通過(guò)控制比例流量比例閥的開(kāi)度和流量控制油缸活塞行程，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)具位姿橫向調(diào)整的目的[20]。

圖8是液壓缸行程特性曲線，設(shè)定左右油缸負(fù)載均為5 MPa，坡地角度由5°（左低右高）變化到-10°（右低左高）。左、右提升油缸桿理想位移曲線在2.1 s時(shí)，均達(dá)到目標(biāo)行程，滿足橫向位姿調(diào)整時(shí)間。為了確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，必須保證系統(tǒng)承受壓力大于正常工作所需的最大壓力，因此，只要系統(tǒng)壓力大于左、右提升油缸最大壓力，即可滿足要求。

控制閥開(kāi)啟后，系統(tǒng)滯后0.1 s，液壓缸開(kāi)始動(dòng)作，左油缸活塞從初始位置12 mm達(dá)到目標(biāo)位置，油缸位移為91.59 mm，用時(shí)2.1 s，右油缸活塞從初始位置達(dá)到目標(biāo)位置，油缸位移達(dá)到最大130 mm，用時(shí)2.1 s，左右油缸基本同時(shí)達(dá)到目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)具橫向位姿調(diào)整。

4 坡地自適應(yīng)系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制精度，測(cè)試提升油缸位移導(dǎo)致的角度是否與仿真結(jié)果一致。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)HDMI設(shè)置不同的車(chē)身傾角值，控制器輸出控制信號(hào)，使左右兩側(cè)提升油缸產(chǎn)生位移，達(dá)到調(diào)節(jié)農(nóng)具橫向傾角的目的。

在吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院實(shí)驗(yàn)室，利用液壓站搭建試驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)試后懸掛橫向位姿調(diào)整角度能否達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值（0°～15°）。首先，對(duì)后懸掛傾角傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，其次，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)身傾角傳感器作為輸入信號(hào)。試驗(yàn)采用雙液壓缸調(diào)節(jié)和模糊自適應(yīng)整定PID控制策略。

試驗(yàn)平臺(tái)主要由液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和后懸掛裝置3部分組成，如圖9、圖10所示，其中坡地自適應(yīng)系統(tǒng)主要通過(guò)液壓站提供動(dòng)力源，由后懸掛裝置、控制閥組、控制器、HDMI、角度傳感器負(fù)載、提升油缸、可調(diào)電源等組成；角度傳感器與控制器的輸入端口連接，控制器的輸出端口與控制閥組連接，構(gòu)成控制回路。

采用與丘陵山地拖拉機(jī)坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)相同的仿真方法對(duì)該模型進(jìn)行了控制仿真，得到模糊PID仿真環(huán)境下模型油缸位移變化曲線，將試驗(yàn)曲線與仿真曲線在同一坐標(biāo)系中進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖11所示。試驗(yàn)的調(diào)整位移與仿真位移誤差較小，最大誤差為9.32%，平均誤差為4.2%，試驗(yàn)的調(diào)整時(shí)間與仿真時(shí)間誤差較小，最大誤差為 3.6%，平均誤差為1.7%。

5 結(jié)論

針對(duì)新研制的丘陵山地拖拉機(jī)，設(shè)計(jì)三點(diǎn)式后懸掛的橫向位姿調(diào)整液壓和控制系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)與臺(tái)架試驗(yàn)。

1） 設(shè)計(jì)基于PID算法的丘陵山地拖拉機(jī)坡地自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)、負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。運(yùn)用AMEsim搭建橫向位姿調(diào)整系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)仿真模型，并采用模糊PID控制方法對(duì)仿真模型進(jìn)行控制性能仿真分析，結(jié)果表明，該控制算法能滿足后懸掛位姿調(diào)整需求。

2） 搭建臺(tái)架，對(duì)后懸掛位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。設(shè)定傾斜角度由0°階躍至15°時(shí)，系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間為3 s。結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的后懸掛機(jī)構(gòu)能適應(yīng)地形在±15°范圍內(nèi)的變化，滿足拖拉機(jī)在山地丘陵作業(yè)過(guò)程中的坡地自適應(yīng)控制需求。

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