基于分层控制的大功率拖拉机前桥悬架减振系统设计

大功率轮式拖拉机质量大，重心高。在高速运输过程中，受路面平整度的影响，容易产生剧烈的颠簸和振动，直接影响拖拉机的操纵稳定性和行驶平顺性，甚至危及行车安全。在此基础上，考虑到大功率轮式拖拉机车身振动加速度和悬架动态挠度的变化以及悬架系统在加油和放油过程中的非线性控制，提出了适用于大功率轮式拖拉机的前桥悬架阻尼系统的设计和控制方案。首先，设计了前桥悬架减振系统，建立了带前桥悬架的1/4拖拉机的振动模型。其次，在充分考虑前桥悬架控制系统特点的基础上，建立了基于参考天花板到天花板模型的递阶控制算法，构建了alpine/Simulink仿真模型，并与传统的PID算法进行了比较，结果表明，分层算法的控制性能优于传统的PID控制。最后，搭建了前桥悬架系统半实物仿真平台和室内试验平台，并对悬架阻尼控制策略和控制效果进行了实验验证。试验结果表明，基于参考天花板模型的分层控制算法可以快速调整控制参数。设计的悬架系统的振动加速度降低到2.36 M/S2左右，比被动悬架的振动加速度低55.8%。同时，该悬架的动态挠度限制在较小范围内，明显优于被动悬架系统，满足大功率轮式拖拉机前桥悬架的减振要求，试验结果与仿真结果吻合良好，验证了减振方案的有效性。本研究可为大功率轮式拖拉机前桥主动悬架系统的研发提供理论参考。