电动拖拉机田间巡航作业驱动转矩管理模型

• 作者: 任志勇 李臻 杜岳峰 武仲斌 谢斌 迟瑞娟
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 车辆 控制 模型 电动拖拉机 驱动系统 转矩管理 标定 硬件在环
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 88-98
• 页数: 11页
• 分类号: S219.4
• 字数: 10184字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.011

摘要

针对电动拖拉机整机控制中与驱动转矩相关且通用性较强的功能环节,在驱动系统上层搭建了一种通用型的驱动转矩管理控制模型.以满足田间作业需求、提升作业质量为目标,将输入信号标定为期望作业车速,并进一步转化为电机目标转速.根据实际转速与目标转速的偏差,计算电机目标输出转矩,以使电机需求功率与作业负载相平衡.进一步考虑巡航作业过程中驱动转矩变化引起的整机冲击度、当前转速下电机可用最大转矩以及驱动系统过温、电池放电欠压的影响,依次搭建了针对目标输出转矩的斜坡限制、基于转速的转矩容量限制和极端工况下的比例减载限制模型.搭建了包括电池、驱动电机以及整机纵向动力学在内的电动拖拉机模型.基于驱动转矩管理模型设计了目标控制器,并搭建了dSPACE硬件在环测试平台,分别对转矩管理模型中的各个参数进行了标定,并对牵引作业工况下驱动系统的输出特性进行了测试,结果表明:在牵引作业时,实际车速可平稳跟踪期望作业车速,跟踪误差主要取决于驱动轮的滑转程度,当期望车速改变时,实际车速按标定斜率向期望值平缓过渡;作业过程中,模型输出转矩始终处于电机转矩容量范围以内,且转矩变化率不超过35 N·m/s,与未经斜坡限制处理的原始目标转矩相比,转矩变化趋于缓和;当电池输出电压低于欠压报警阈值时,驱动转矩管理模型根据电池欠压程度将模型输出转矩比例缩减10％～27％,确保电池输出电压不低于停机阈值.所搭建的驱动转矩管理模型可为电动拖拉机整机控制器的设计提供技术参考.