农业机械学报

作者：傅生辉，杨子涵，杜岳峰，李臻，毛恩荣，朱忠祥

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

关键词：动力换挡变速箱; 起步控制; 高阶扰动观测器; 线性二次型最优控制; 冲击度; 滑摩功

基金：国家重点研发计划项目（2017YFD0700101）

针对拖拉机起步工况复杂，起步控制系统存在建模不确定性、参数摄动和时变扰动等问题，为提高动力换挡拖拉机起步品质和驾驶员操作舒适性，提出了基于时变扰动抑制的拖拉机起步控制方法。首先，以动力换挡变速箱（Power shift transmission，PST）为研究对象，通过分析拖拉机起步过程的动态特性建立PST起步动力学模型，以冲击度和滑摩功作为换挡品质评价指标，构建起步控制的性能泛函；然后，引入高阶扰动观测器（High-order disturbance observer，HDO）估计起步控制系统中的扰动及其各阶导数，结合哈密尔顿函数对线性二次型调节器（Linear quadratic regulator，LQR）推导求得最优控制律；最后，基于Matlab/Simulink和AMESim构建大功率拖拉机PST的联合仿真模型，并与PIO观测器（Proportional integral observer，PIO）进行对比，验证本文方法的有效性。算例验证表明，HDO能够准确估计系统时变扰动，通过与LQR的结合可有效抑制系统时变扰动。仿真结果表明，中等起步，运输工况和犁耕工况下，HDO冲击度分别为12.25、11.32?m/s 3 ，比PIO分别降低了21.92%、22.20%，滑摩功比LQR分别减少0.49、0.11?kJ。在不同工况和起步意图下，本文方法可有效降低动力换挡拖拉机起步过程中的冲击度和滑摩功，具有较好的换挡品质和控制鲁棒性。

来源：2021年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

查看农业机械学报杂志2021年第2期