發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 13:43

　　 自走式高地隙噴霧機(jī)特種作業(yè)車在果園,農(nóng)作物后期病蟲害防止中,因工作效率高,噴灑效果好,而廣泛使用。然而,由于工作環(huán)境復(fù)雜,道路斜坡崎嶇不平,特別是藥箱在非滿載情況下,液體晃動(dòng),車-液耦合嚴(yán)重,噴霧機(jī)側(cè)翻極易造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。顯然,噴霧機(jī)作業(yè)車的通過性和側(cè)傾穩(wěn)定性問題已成為限制其技術(shù)推廣的核心問題。然而,國(guó)內(nèi)外對(duì)側(cè)傾穩(wěn)定性問題的研究主要針對(duì)客車、轎車、重型貨車以及特殊工程車輛。在此背景下,借鑒前人對(duì)常規(guī)車輛以及液罐車的橫向穩(wěn)定性研究。同時(shí),結(jié)合噴霧機(jī)作業(yè)車的特殊工況和結(jié)構(gòu),研究噴霧機(jī)特種作業(yè)車的主動(dòng)安全技術(shù),并進(jìn)行相應(yīng)控制器的開發(fā),對(duì)噴霧機(jī)的行駛安全具有重要意義。文中建立噴霧機(jī)特種作業(yè)車的車-液耦合動(dòng)力學(xué)模型,以車-液耦合動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ),提出變論域模糊PID控制策略。并基于比例模型的相似性準(zhǔn)則原理,搭建作業(yè)車比例模型測(cè)試系統(tǒng),對(duì)變論域模糊PID控制策略進(jìn)行驗(yàn)證,碩士階段的全文主要工作如下:1.基于噴霧機(jī)作業(yè)車的實(shí)際作業(yè)工況,文中采用流體體積法(VOF)對(duì)噴霧機(jī)車-液耦合動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化。首先利用隔離法獲取藥箱受到路面激勵(lì)時(shí)的加速物理模型,然后,利用Fluent流體仿真軟件對(duì)藥箱在不同作業(yè)工況(不同充液比、不同作業(yè)速度、不同路面傾角)受到側(cè)傾加速度激勵(lì)時(shí),對(duì)藥箱壁面沖擊力進(jìn)行數(shù)值模擬。其次,利用Matlab對(duì)沖擊力進(jìn)行曲線擬合,得到噴霧機(jī)不同工況下的沖擊力函數(shù)束。最后,將沖擊力函數(shù)加載到ADAMS虛擬作業(yè)車質(zhì)心,成功的解決了ADAMS無(wú)法定義和模擬變負(fù)載下噴霧機(jī)作業(yè)工況。2.在建立噴霧機(jī)作業(yè)車三維虛擬樣機(jī)模型的基礎(chǔ)上,文中在ADAMS中選擇Fiala解析輪胎模型,并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。依據(jù)ADAMS不平隨機(jī)路面的生成原理,基于諧波疊加法,利用Matlab編程對(duì)E、F級(jí)不平度系數(shù)擬合,實(shí)現(xiàn)了與ADAMS數(shù)據(jù)交換,最終生成ADAMS可直接識(shí)別的.rdf文件。文中基于田口試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,以E、F級(jí)隨機(jī)路面為噪聲因子,設(shè)計(jì)三因素三水平田口試驗(yàn)方案,通過虛擬仿真試驗(yàn),得到仿真時(shí)考慮液體沖擊的LTR明顯比未考慮變化更加明顯,證明了變負(fù)載下ADAMS與Fluent車-液耦合動(dòng)力學(xué)聯(lián)合仿真的正確性。3.文中通過建立噴霧機(jī)六自由度數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出作業(yè)行駛時(shí)加速度穩(wěn)定性控制參數(shù)。基于加速度穩(wěn)定性控制原理,借助ADAMS/Controls模塊,確定了ADAMS虛擬噴霧機(jī)耦合模型的輸入和輸出,基于變論域理論,設(shè)計(jì)了變論域模糊PID控制器,并在Matlab/Simulink中建立了噴霧機(jī)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)平臺(tái),通過ADAMS與Simulink的聯(lián)合仿真發(fā)現(xiàn):施加變論域模糊PID可以保證噴霧機(jī)側(cè)傾加速度穩(wěn)定在±2g,俯仰加速度穩(wěn)定在±4g,相比普通模糊PID和PID控制策略,安全裕度更高,控制效果更好。4.基于比例模型的相似性準(zhǔn)則,文中利用3D打印技術(shù),一次性成型打印噴霧機(jī)的行走系、噴桿、車架和水箱,經(jīng)裝配后形成噴霧機(jī)比例模型,并基于路面譜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制作了E、F級(jí)隨機(jī)路面,根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)微控制器和傳感器進(jìn)行選取,最終完成比例噴霧機(jī)模型測(cè)試系統(tǒng)的搭建,對(duì)變論域模糊PID控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到垂直載荷轉(zhuǎn)移率、側(cè)傾加速度和俯仰加速度的姿態(tài)變化仿真值與實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差在20%以內(nèi),仿真值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,進(jìn)一步說明了變論域模糊PID控制策略的可行性。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S491
【部分圖文】：

全文技術(shù)路線

等效鐘擺模型

阻尼-彈簧-質(zhì)量模型
【參考文獻(xiàn)】

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1 鄭宏宇;王琳琳;馬申奧;宗長(zhǎng)富;陳宇超;;基于載荷和滑移率的客車制動(dòng)力分配控制算法[J];中國(guó)公路學(xué)報(bào);2015年08期

2 張風(fēng)寶;楊明義;李占斌;;微小區(qū)土壤侵蝕試驗(yàn)中田口方法代替全因子設(shè)計(jì)的可行性分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年13期

3 王新;趙斯琪;王力揚(yáng);徐松兵;王書茂;;果園作業(yè)車穩(wěn)定性控制方法研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2015年05期

4 吳乙萬(wàn);黃智;劉李盼;;基于差動(dòng)制動(dòng)的車道偏離輔助控制[J];中國(guó)機(jī)械工程;2013年21期

5 賈衛(wèi)東;張磊江;燕明德;薛新宇;;噴桿噴霧機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào);2013年04期

6 鄭雪蓮;李顯生;任園園;楊猛;;瞬時(shí)液體沖擊對(duì)汽車罐車側(cè)傾穩(wěn)定性的影響[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2014年03期

7 胡曉明;李萬(wàn)莉;孫麗;趙志國(guó);;液體晃動(dòng)降低半掛液罐車行駛穩(wěn)定性[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年06期

8 陳虹;宮洵;胡云峰;劉奇芳;高炳釗;郭洪艷;;汽車控制的研究現(xiàn)狀與展望[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2013年04期

9 金智林;張鴻生;馬翠貞;;基于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的汽車側(cè)翻預(yù)警[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年14期

10 陳無(wú)畏;劉翔宇;黃鶴;喻海軍;;考慮路面影響的車輛穩(wěn)定性控制質(zhì)心側(cè)偏角動(dòng)態(tài)邊界控制[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年14期

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1 張海濤;液體非線性晃動(dòng)數(shù)值研究及其在罐式車輛中的運(yùn)用[D];東南大學(xué);2016年

2 朱天軍;基于改進(jìn)TTR重型車輛側(cè)翻預(yù)警及多目標(biāo)穩(wěn)定性控制算法研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 王博;四輪獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)研究[D];清華大學(xué);2009年

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1 莫振敏;電驅(qū)動(dòng)高地隙拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)力分配研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 董玉山;LNG液艙晃蕩沖擊比尺效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 靳玉林;具有新型防晃結(jié)構(gòu)貯箱的液體晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2879255