拖拉机线控液压转向系统的双通道PID控制仿真与试验.pdf

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1、第32卷2016年第6期3月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgnculturalEngineeringV01．32No．6Mar．2016101拖拉机线控液压转向系统的双通道PID控制仿真与试验鲁植雄，龚佳慧，鲁杨，刁秀永，程准，姜春霞，周晶(南京农业大学工学院，南京210031)摘要：拖拉机线控液压转向系统采用的单杆液压缸具有非对称性，为了提高转向系统的控制精度，提出了双通道PID(Droportionalintegralderivative)控制方法，对液压缸活塞杆伸出和缩回的运动进行分通道控制。基于SimHydraulies模

2、块建立线控液压转向系统的物理模型，对转向轮的跟随响应、阶跃响应进行仿真试验；同时搭建了线控液压转向系统试验台，进行台架试验，从而分析双通道PID控制对转向系统的影响。仿真试验得出双通道PID控制的跟随误差为0．473。、响应时间为0．273s，且左、右转向跟随误差基本一致，均优于单通道PID控制，台架试验结果与仿真试验的效果一致。结果表明，线控液压转向系统在双通道PID控制下响应快，跟随误差更小，具有良好的跟随性和较高的控制精度。关键词：农业机械；拖拉机；线控液压转向；PID控制；双通道；SimHydraulicsdoi：10．11975／j．issn．1002—6819．201

3、6．06．014中图分类号：TP23；$24文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一06—0101—06鲁植雄，龚佳慧，鲁杨，刁秀永，程准，姜春霞，周晶．拖拉机线控液压转向系统的双通道PlD控制仿真与试验⋯．农业工程学报，2016，32(6)：101—106．doi：10．119751j．issn．1002—6819．2016．06．014http：llwww．tcsae．orgLuZhixiong，GongJiahui，LuYang，DiaoXiuyong，ChengZhun，JiangChunxia，ZhouJing．Simulationandexperime

4、ntofdualchannelPIDcontrolforhydraulicsteer—by·wiresystemoftractor[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(6)：101—106．inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119756．issn．1002-6819．2016．06．014http：／／www．tcsae．org0引言目前大多数拖拉机的转向系统采用液压助力转向系统，其具有转向灵活轻便

5、、性能稳定、布置方便等优点。但其转向灵敏度基本不可调节，且不能将行驶的路感状态传递给驾驶员[1-2]。随着线控转向技术的发展，有学者结合全液压转向和线控转向，设计出线控液压转向系统(hydraulicsteer-by-wire，HSBW)[3-5】。此系统将方向盘和转向轮间的机械机构取消，代之以信号传递驾驶员意图，ECU(electroniccontrolunit)接收到转向信号后，产生相应大小的电流来控制电液比例伺服阀的开度，从而使转向油缸活塞杆产生位移，位移的方向决定了转向方向，位移的大小决定了转向角度。HSBW系统最大的优点是可以自由地设计转向系统的角传动比和力传动比，变角

6、传动比的实现可以在保证操纵稳定性的前提下使驾驶员在多种工况下都能轻松转向，减轻了驾驶员的负担；而变力传动比的实现可以让驾驶员获得最贴近真实路感的力感M。目前液压缸较多采用非对称缸，然而，非对称液压缸正反向运动特性不同110-121，这就导致系统对不同方向的误差调节的效果不同。国内外学者对非对称缸的控制问题都有所研究，大体分为两类：一是控制器的设计，方一鸣等针对其非线性模型设计了控制器[91，使系统具有更强的鲁收稿日期：2015—09—23修订日期：2016—0l一26基金项目：江苏省科技支撑计划资金项目(BE2012384)作者简介：鲁植雄，男，湖北武穴人，教授，博士生导师，主要

7、从事车辆电子控制技术、车辆一地面系统力学研究。南京南京农业大学工学院，210031。Email：luzx@njau．edu．cn中国农业工程学会会员：鲁植雄(E041200163S)棒性；二是采用智能控制方法对非对称液压缸进行补偿，实现非对称液压缸的对称性控制，包括模糊控制、自适应控制、神经元控制以及综合运用，起雪梅、殷小平等研究了模糊自适应的方法对非对称液压缸进行控制119151。传统的PID(proportionalintegralderivative)控制对非对称液压缸控制