本发明专利技术公开了属于大功率拖拉机性能测试领域的一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台。该仿真试验系统包括实体部分和虚拟部分，并由接口部分连接构成大功率拖拉机及悬挂农机件的半实物仿真试验系统，实体部分工作参数通过接口板卡输入到计算机供模型使用，模型的输出参数通过接口板卡输出到实体部分，由此组成闭环测试系统。对所涉及的提升阀和控制器进行实时仿真、测试、评价和改进，综合考核拖拉机整机工作性能、燃油经济性和机组作业质量、作业效率。构造的不同控制软件可以简化大功率拖拉机及其悬挂各部件和控制器的开发周期，节省开发成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大功率拖拉机性能测试领域，特别涉及一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台。具体说是关于大功率拖拉机关键部件的研发、生产和性能测试仿真试验系统。
技术介绍
传统的拖拉机电液悬挂系统的开发和测试是基于实车和台架上进行的，结构复杂、投入大、周期长、使用和维护成本高，特别是对参数要求更高的大功率拖拉机关键部件尤其如此。利用半实物仿真技术，将大功率拖拉机试验台中的部分系统用软件方式代替，借助数学模型，进行实时数学仿真与实物仿真的联合仿真，对拖拉机关键部件、整机和机组的性能进行测试，可以作为真实试验的前期准备工作，而且可以在一定程度上替代传统的试验。采用半实物仿真技术不仅可以节省大功率拖拉机开发成本，缩短开发周期，克服使用实物的危险性和高消耗，而且还可以通过良好的交互界面多次验证和优化。提高拖拉机的性倉泛。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，其特征在于，该仿真试验系统包括实体部分和虚拟部分，并由接口部分连接构成大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，实体部分工作参数通过接口板卡输入到计算机供模型使用，模型的输出参数通过接口板卡输出到实体部分，由此组成闭环测试系统。所述实体部分包括液压系统动力装置、待验证的电液分配器和加载用的比例溢流阀。所述虚拟部分包括发动机、变速箱、模拟加载作业负载、农机挂件及待验证的电液控制器总成的动态计算模型。所述接口部分包括一台台式计算机、多种功能板卡、一台信号发生器。其中多种功能板卡由十六路模拟输入A/D采集卡、八路模拟输出D/A转换卡、三十二路数字I/O卡、十六路驱动和信号调理模块组成。软件开发平台包括MATLAB/Simulink和LabVIEW。所述仿真试验系统的试验方法包括(I)由转矩-转速-效率特性曲线、按不同功率段建立大功率拖拉机柴油发动机、变速箱、主离合器和副离合器数学模型；其中发动机的工作点由转速和油门开度确定；变速箱采用机械式，挡位采用4 X 3前进+4 X I后退，前进速度分为低、中、高速三挡，换挡采用车速和发动机负荷率两种换挡工作模式；离合器模型简化为结合、分离状态；由以上建立的模型在MATALB/Simulink中形成发动机、主副离合器和变速箱模块；(2)所述转矩-转速-效率特性曲线由按轮式结构建立大功率拖拉机行走机构及负载；按三点悬挂结构建立作业机构及负载模型；分干燥水泥路面、沙壤土、粘土三种路面建立土壤条件模型和按典型作业工况建立模拟加载模型形成；并在MATALB/Simulink中形成行走机构、悬挂机构和土壤条件模块；(3)把模拟加载系统的数学模型输出参数以及信号发生器的指令信号通过多种功能板卡、LabVIEff软件联系到液压系统和被测控制器上，模拟实际作业过程中的负载变化，并根据作业情况进行控制，即提升、下降和保持农机挂件；液压系统运行参数通过多种功能板卡、LabVIEW软件联系到模拟加载模块，得到状态量和反馈量，然后联系到行走机构模型、悬挂机构模型和土壤条件模型，然后联系到发动机模型、主副离合器模型和变速箱模型，从而确定整机机组在发动机曲线上的工作点；再根据牵引性能和燃油经济性能的要求，对该工作点进行评价以后，调整变速箱挡位、农机挂件的作业参数，因此在该闭环系统中，可以实时修改作业参数进行匹配，以达到最佳指标；同时，通过LabVIEW软件编制的人机界面中对上述测试过程进行数据的显示、修改和保存；(4)更换不同的分配器和控制器，重复做上述测试，以验证基本参数的合理性、分配器的静动态性能、控制器的控制策略，从而达到优化设计的目的。本专利技术的有益效果是本大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，该平台系统是基于大功率拖拉机作业机组多种工况下的发动机、变速箱和农机具挂件(包括犁、耙，栽、插、收割机等挂在拖拉机前面、后面的农具)的总成动态数学模型，结合电液悬挂液压系统部分实物装置、计算机及接口板卡组成集成化的半实物仿真试验系统，对所设计的电液提升阀和控制器进行实时仿真、测试、评价和改进，综合考核拖拉机整机工作性能、燃油经济性和机组作业质量、作业效率；构造的不同控制软件可以简化大功率拖拉机及其悬挂各部件和控制器的开发周期，节省开发成本。附图说明图1是大功率拖拉机电液悬挂半物理仿真试验系统结构2是犁耕作业时滑转率控制方式测试流程图具体实施例方式本专利技术提供一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台。下面结合附图予以说明。在图1中，该仿真试验系统包括实体部分(液压系统动力装置变频电机液压变量泵；待验证的电液分配器和加载用的比例溢流阀)。和虚拟(计算机)部分为由发动机、主副离合器、变速箱及行走机构、悬挂机构和土壤条件；模拟加载作业负载、农机挂件及待验证的电液控制器等总成的动态计算模型。并由接口部分连接构成大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，实体部分工作参数通过接口板卡(由一台台式计算机、可编程信号发生器、多功能板卡、传感器、驱动器、待验证的电液控制器组成)输入到计算机供模型使用，模型的输出参数通过接口板卡输出到实体部分，由此组成闭环测试系统。上述多种功能板卡由十六路模拟输入A/D采集卡、八路模拟输出D/A转换卡、三十二路数字I/O卡、十六路驱动和信号调理模块组成。软件开发平台包括MATLAB/Simulink 和 LabVIEW。实施例本专利技术由于液压系统动态控制具有的强非线性特点，难以通过数学模型进行仿真，故采用实体构建；以犁耕作业时滑转率调节方式下分配器动态性能测试为例，具体实施方法如下(I)犁耕作业时负载特性建模。平地条件下拖拉机的牵引平衡方程如式(I)所示，Fk=Ft+Ff=Z · b0 · h0 · k0 · n+f · G(I)式中Fk-拖拉机总驱动力，N ；Ft——拖拉机牵弓丨阻力，N ;Ff——拖拉机行驶阻力，N;Z——单排犁铧个数；b0——单体犁铧宽度，m ；h0——耕深，m ；k0—土壤比阻，N/m2,依据路面条件不同而不同；η——犁铧排数；G-拖拉机自重 ，No G=mg, m为拖拉机质量，kg ； f—拖拉机滚动阻力系数。(2)确定合适的挡位。对于田间基本作业挡位，需要考虑各挡都能充分利用发动机的功率，获得较好的经济性，由此确定各挡的传动比。从发动机的调速特性可知，最好在任何工况时发动机载荷都等于或略低于标定转矩MeN，便可始终保持较高的生产率和较好的经济性。因此由犁耕作业时的拖拉机总驱动力Fk变化范围内找到概率大的载荷区域去选择挡位，即通过式(2)算出合适的传动比，使Me和MeN接近。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，?其特征在于，该仿真试验系统包括实体部分和虚拟部分，并由接口部分连接构成大功率拖拉机及悬挂农机件的半实物仿真试验系统，实体部分工作参数通过接口板卡输入到计算机供模型使用，模型的输出参数通过接口板卡输出到实体部分，由此组成闭环测试系统。
【技术特征摘要】
1.一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，其特征在于，该仿真试验系统包括实体部分和虚拟部分，并由接口部分连接构成大功率拖拉机及悬挂农机件的半实物仿真试验系统，实体部分工作参数通过接口板卡输入到计算机供模型使用，模型的输出参数通过接口板卡输出到实体部分，由此组成闭环测试系统。2.根据权利要求1所述大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，其特征在于，所述实体部分包括液压系统动力装置、待验证的电液分配器和加载用的比例溢流阀。3.根据权利要求1所述大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，其特征在于，所述虚拟部分包括发动机、变速箱、模拟加载作业负载、农机挂件、待验证的电液控制器等总成的动态计算模型。4.根据权利要求1所述大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台，其特征在于，所述接口部分包括一台台式计算机、多种功能板卡、一台信号发生器；其中多种功能板卡由十六路模拟输入A/D采集卡、八路模拟输出D/A转换卡、三十二路数字I/O卡、十六路驱动和信号调理模块组成。软件开发平台包括MATLAB/Simulink和LabVIEW。5.一种大功率拖拉机电液悬挂系统的半实物仿真试验平台的试验方法，其特征在于， 所述仿真试验系统的试验方法包括(1)由转矩-转速-效率特性曲线、按不同功率段建立大功率拖拉机柴油发动机、变速箱、主离合器和副离合器数学模型；其中发动机的工作点由转速和油门开度确定；变速箱采用机械式，挡位采用4X 3前进+4X I后退，前进速度分为低、中...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢斌，毛恩荣，宋正河，朱忠祥，迟瑞娟，娄秀华，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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