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基于SDO-RF的电动拖拉机驱动电机故障诊断方法
1
作者 张家俊 《农机科技推广》 2026年第2期56-61,共6页
针对电动拖拉机驱动电机在复杂工况下易受多源干扰、故障类型多样及特征耦合度高的问题,提出基于雪橇犬优化算法与随机森林相结合的智能故障诊断方法。通过模拟雪橇犬群体协作机制,引入头犬引导、梯队协同及退役训练策略,实现特征选择... 针对电动拖拉机驱动电机在复杂工况下易受多源干扰、故障类型多样及特征耦合度高的问题,提出基于雪橇犬优化算法与随机森林相结合的智能故障诊断方法。通过模拟雪橇犬群体协作机制,引入头犬引导、梯队协同及退役训练策略,实现特征选择与模型参数的自适应优化,提高诊断精度与模型稳定性。基于电动拖拉机试验平台采集的多工况数据,建立包含正常状态、定子绕组短路、转子偏心及轴承故障的样本集,并利用皮尔逊相关系数筛选关键特征。以优化特征构建训练集和测试集,对比SDO-RF与PSORF、GA-RF、GWO-RF、WOA-RF及DE-RF算法性能。结果表明,SDO-RF在准确率、精确率、召回率及F1值上均优于对比方法,平均分类准确率达96.85%,噪声干扰下仍保持95.21%,具有良好的鲁棒性与抗干扰能力。该方法为电动拖拉机驱动电机的智能化故障诊断提供了有效途径,对提升农业装备运行安全性和运维智能化水平具有参考价值。 展开更多
关键词 电动拖拉机 驱动电机 故障诊断 雪橇犬优化算法 随机森林 特征选择
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基于玉米播种的无人驾驶电动拖拉机设计试验 被引量：2
2
作者 李珊珊 吴正开 +4 位作者 王家忠 孔德刚 袁永伟 刘江涛 王泽河 《农机化研究》 北大核心 2025年第3期247-253,共7页
针对传统拖拉机进行玉米播种时作业直线度差、播种过程中动力传递不平稳的问题,设计了一台特征滑移率下牵引力超过10 kN的无人驾驶电动拖拉机。首先,根据玉米播种农艺和播种作业要求,设计无人驾驶电动拖拉机播种机组整机架构、拖拉机的... 针对传统拖拉机进行玉米播种时作业直线度差、播种过程中动力传递不平稳的问题,设计了一台特征滑移率下牵引力超过10 kN的无人驾驶电动拖拉机。首先,根据玉米播种农艺和播种作业要求,设计无人驾驶电动拖拉机播种机组整机架构、拖拉机的软件和能量传递架构;然后,分析无人驾驶电动拖拉机常见作业工况下的动力需求,根据开沟阻力计算关键部件功率需求,得到整机参数;最后,进行行走、播种工况试验测试,验证车辆性能。试验结果表明:在行走工况中,特征滑移率下的牵引动力为10 417 N,满足设计要求;电压、电流稳定输出,横向偏差在5 cm之内,满足作业要求。在播种工况下,特征滑移率下牵引动力为11 491 N,播种出苗后,苗直线度偏差在5 cm之内,满足农艺要求。标准工况下,动力电池单体在不同温度下稳定放电,电池以1 C放电时,容量在5~100 A·h之间能稳定运行,符合农业作业标准。 展开更多
关键词 无人驾驶电动拖拉机 玉米播种 行走工况 播种工况
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串联混合动力拖拉机能量管理及动态协调控制策略 被引量：2
3
作者 尹必峰 恽龙 +3 位作者 解玄 王建 黄幼林 朱亚辉 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期250-260,共11页
针对串联式混合动力拖拉机作业工况多变、发电系统响应滞后所导致的混合动力系统功率分配难及功率损失大等问题,提出一种适宜实际应用的结合发电系统动态协调的多功率点控制策略。首先综合发动机及发电机效率求得发电系统效率最优工作... 针对串联式混合动力拖拉机作业工况多变、发电系统响应滞后所导致的混合动力系统功率分配难及功率损失大等问题,提出一种适宜实际应用的结合发电系统动态协调的多功率点控制策略。首先综合发动机及发电机效率求得发电系统效率最优工作曲线并基于拖拉机功率需求选定多个工作点;其次制定工作点切换逻辑以实时调整发电系统目标输出功率;最后采用模糊PID控制方法优化发电系统的实际响应过程。仿真结果表明,所提策略能够大幅提升动力电池的利用程度,稳定发动机长时间工作在高效率点;发电系统的响应特性得以优化,转速超调量减小至20 r/min以内,目标功率响应时间平均降低12.5%。同时,与功率跟随策略相比,在犁耕和转场2种典型工况下,该策略下综合燃油消耗分别降低6.67%、5.69%。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 能量管理 协调控制 模糊PID控制 多功率点控制
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串联式混合动力拖拉机全生命周期成本研究
4
作者 王建 贺东升 +2 位作者 朱亚辉 尹必峰 黄幼林 《农业机械学报》 北大核心 2025年第12期99-109,共11页
为研究大功率混合动力拖拉机电池容量配置对系统效率、全生命周期成本(Life cycle cost,LCC)影响规律,以190 kW串联式混合动力拖拉机为研究对象,构建包含设备购置、电池更换、燃油油耗等在内的LCC评价体系。提出一种基于枚举法与动态规... 为研究大功率混合动力拖拉机电池容量配置对系统效率、全生命周期成本(Life cycle cost,LCC)影响规律,以190 kW串联式混合动力拖拉机为研究对象,构建包含设备购置、电池更换、燃油油耗等在内的LCC评价体系。提出一种基于枚举法与动态规划(Dynamic programming,DP)结合的两层级电池容量配置优化方法,外层研究能源、电池价格时变权重下电池容量对LCC的影响规律并通过枚举法全局搜索进行寻优,内层通过DP算法对混合动力拖拉机能量管理策略进行最优控制。基于Matlab/Simulink搭建拖拉机整机仿真平台,在拖拉机全生命周期内量化分析电池容量与能量管理策略对系统效率的耦合影响机制。仿真结果表明:在2.2~110 A·h的电池容量区间内,随电池容量的增加,有利于整机油耗降低和电池寿命延长;电池容量为24.2 A·h时为整机油耗拐点,增大电池容量对整机油耗的改善极小;当电池容量达到52.8 A·h,电池按循环寿命无需更换,但电池容量与LCC呈现非线性关系,22 A·h配置可使全生命周期成本最小化至390.93万元。本文建立的“技术参数-全生命周期成本”优化框架,可为农机装备混合动力系统设计提供理论范式和参考。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 全生命周期成本 电池容量配置 动态规划 能量管理策略
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燃料电池电动拖拉机能量管理研究
5
作者 刘静 孙闫 +3 位作者 王柯 夏长高 尹超 邹金龙 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第6期236-241,共6页
为解决纯电动拖拉机持续作业时间短的问题,提出一种以燃料电池为主电源,动力电池为辅助电源的混合动力拖拉机。首先,建立燃料电池、动力电池和拖拉机模型。然后,提出融合功率跟随策略和模糊逻辑策略,利用禁忌搜索算法进行优化的能量管... 为解决纯电动拖拉机持续作业时间短的问题,提出一种以燃料电池为主电源,动力电池为辅助电源的混合动力拖拉机。首先,建立燃料电池、动力电池和拖拉机模型。然后,提出融合功率跟随策略和模糊逻辑策略,利用禁忌搜索算法进行优化的能量管理策略。设计功率跟随策略实现燃料电池输出功率以需求功率为基础,以电池SOC值为自变量进行调节;设计模糊逻辑策略约束燃料电池功率变化率,避免燃料电池输出功率的频繁波动。最后,构建考虑能耗和燃料电池耐久性的综合能耗评估函数,利用禁忌搜索算法对模糊控制策略的隶属函数和权重系数进行迭代优化,提高纯电动拖拉机的经济性和燃料电池的耐久性。仿真结果表明,所提出的能量管理策略可以在不同的SOC状态下很好地工作,并减少燃料电池的功率波动,在600 s仿真试验中,与模糊控制和功率跟随策略相比,所提策略可分别降低1.2%、1.5%的等效氢耗,燃料电池寿命衰退分别减少46%、15%。 展开更多
关键词 电动拖拉机 燃料电池 能量管理 禁忌搜索 模糊控制
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温室双电机分布式驱动履带拖拉机设计与试验
6
作者 郭惠萍 王霆伟 +4 位作者 谢广杰 王子豪 陈宏博 王常林 杨福增 《农业机械学报》 北大核心 2025年第9期780-788,共9页
针对现有小型电动动力机械驱动性能不足、转向性能较弱,较难满足温室作业空间狭小的生产需求等问题,设计了一种温室双电机分布式驱动履带拖拉机。基于质心位置分配法确定电动履带拖拉机质心理论位置,对各部件位置进行优化使质心实际位... 针对现有小型电动动力机械驱动性能不足、转向性能较弱,较难满足温室作业空间狭小的生产需求等问题,设计了一种温室双电机分布式驱动履带拖拉机。基于质心位置分配法确定电动履带拖拉机质心理论位置,对各部件位置进行优化使质心实际位置接近理论位置,以得到质心最佳位置方案。以犁耕和运输作业为目标进行电动履带拖拉机电驱系统核心部件匹配,完成了电动履带拖拉机电控系统设计,并对试制的电动履带拖拉机进行基本性能试验和犁耕工况试验。结果表明:在直线行驶中,平均百米跑偏量为1.259 m,单边制动最小转向圆半径平均值为1096 mm,单边制动最小通过圆半径平均值为1232 mm,原地转向最小转向圆半径平均值为729 mm,电动履带拖拉机直线行驶性能和转向性能较好;当行驶速度为1、3、5、7 km/h时,拖拉机牵引功率分别达1367.1、4201.1、6922.8、9173.3 W,最小平均牵引力为5320.4 N,远大于相近功率的燃油拖拉机和双电机分布驱动轮式拖拉机牵引力,可满足温室种植作业需求;在犁耕试验中,平均耕深17.18 cm,平均耕幅40.55 cm,续航时间3.35 h,电动履带拖拉机动力性能和续航性能良好。双电机分布式驱动履带拖拉机可满足温室多种作业农艺需求,可为温室新能源动力机械研发提供依据。 展开更多
关键词 电动履带拖拉机 双电机分布式驱动 温室农业
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电动拖拉机变刚度振动馈能装置频率匹配方法与试验
7
作者 王威 李梓强 +1 位作者 韩嘉璐 赵洁 《农业机械学报》 北大核心 2025年第12期121-130,246,共11页
针对轮式电动拖拉机的高效振动能量回收问题,在课题组现有振动馈能装置的基础上,引入变刚度弹簧,提出一种装置共振频率与路面激励频率的匹配方法,提升了俘能性能。分析电动拖拉机行驶的路面激励频带,研究并建立变刚度振动馈能装置的动... 针对轮式电动拖拉机的高效振动能量回收问题,在课题组现有振动馈能装置的基础上,引入变刚度弹簧,提出一种装置共振频率与路面激励频率的匹配方法,提升了俘能性能。分析电动拖拉机行驶的路面激励频带,研究并建立变刚度振动馈能装置的动力学模型;融合隐式重启Arnoldi法、自适应交叉近似算法及有限元方法研究装置的模态演化规律,在此基础上确定变刚度弹簧的劲度系数,提出变刚度振动馈能装置的频率匹配方法;通过谐波定频与扫频试验对比,研究定、变刚度振动馈能装置的俘能性能。结果表明:引入变刚度弹簧能够使馈能装置的共振频带拓宽,最大瞬时输出电压提高至52.2 V,平均输出功率和发电量分别提升34.4%和42.8%,同时满足电池组的减振要求。 展开更多
关键词 电动拖拉机 变刚度 频率匹配 振动俘能
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考虑轨迹跟踪性能与经济性的无人驾驶HMCVT拖拉机分层协同控制策略研究 被引量：2
8
作者 徐立友 陶源 +4 位作者 张俊江 温昌凯 王东青 刘孟楠 闫祥海 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期61-72,123,共13页
无人驾驶拖拉机在轨迹跟踪的过程中以跟踪性能为主,忽视作业能耗导致经济性较差。为此提出了一种考虑经济性与轨迹跟踪性能的分层协同控制策略。首先以纵向偏差和横向偏差为目标、以加速度和前轮转角速度为约束,采用模型预测控制算法建... 无人驾驶拖拉机在轨迹跟踪的过程中以跟踪性能为主,忽视作业能耗导致经济性较差。为此提出了一种考虑经济性与轨迹跟踪性能的分层协同控制策略。首先以纵向偏差和横向偏差为目标、以加速度和前轮转角速度为约束,采用模型预测控制算法建立轨迹跟踪系统,其次以发动机燃油消耗率和液压机械无级变速器传动效率比为优化目标,建立基于外部参数优化的二元调节经济性控制策略。在此基础上,以拖拉机下一时刻预测速度和当前拖拉机犁耕阻力为传递变量,融合轨迹跟踪系统、经济性控制策略形成分层协同控制策略。采用纯跟踪算法与一元调节经济性控制策略作为对比策略,基于Matlab仿真平台对该分层协同控制策略进行仿真试验,并通过硬件在环试验平台验证了该分层协同控制策略的有效性,结果表明:与对比策略相比,分层协同控制策略有效减小了无人驾驶拖拉机轨迹跟踪偏差,提高了拖拉机经济性,速度方差降低36.7%,纵向跟踪偏差减小89.8%,横向跟踪偏差减小91.7%,拖拉机油耗量减小11.8%。 展开更多
关键词 无人驾驶拖拉机 液压机械无级变速器 模型预测控制算法 轨迹跟踪 协同控制策略
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电动拖拉机双电机驱动系统模式切换瞬态特性与控制方法研究 被引量：5
9
作者 赵子豪 谢斌 +3 位作者 温昌凯 邢少凡 罗振豪 冯若枫 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期532-542,共11页
针对电动拖拉机双电机驱动系统(Dual motors drive system,DMDS)模式切换瞬时冲击度大、作业稳定性差等问题,提出一种基于DMDS瞬态特性的接合/分离驱动模式切换控制方法。建立瞬态湿式多片电磁离合器摩擦转矩模型及驱动系统动力学模型,... 针对电动拖拉机双电机驱动系统(Dual motors drive system,DMDS)模式切换瞬时冲击度大、作业稳定性差等问题,提出一种基于DMDS瞬态特性的接合/分离驱动模式切换控制方法。建立瞬态湿式多片电磁离合器摩擦转矩模型及驱动系统动力学模型,提出模型预测控制(Model predictive control,MPC)接合策略及扭矩转移控制(Torque transfer control,TRC)分离策略,在模式切换过程中协调控制牵引电机(Traction motor,TM)、PTO电机(PTO motor,PM)输出扭矩及离合器摩擦转矩。以冲击度和作业速度偏差为评价指标,开展DMDS模式切换台架试验,结果表明:MPC接合策略最大冲击度为15.86 m/s^(3),最大作业速度偏差绝对值为0.17 km/h,相较于传统PID控制分别降低56.24%和51.42%;TRC分离策略最大冲击度为9.06 m/s^(3),最大作业速度偏差绝对值为0.07 km/h,相较于传统PID控制分别降低74.92%和76.66%。本文提出方法兼顾DMDS关键部件动作特性和负载时变特性,提升了DMDS模式切换平顺性和作业稳定性,满足拖拉机牵引作业需求,可为电动拖拉机多源驱动控制研究提供参考。 展开更多
关键词 电动拖拉机 双电机驱动 模式切换 电磁离合器 平顺性 作业稳定性
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基于深度强化学习的氢燃料电池电动拖拉机能量管理策略 被引量：1
10
作者 李利桥 陈江春 +2 位作者 刘伟 聂晶 高宗余 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期691-700,共10页
针对氢燃料电池电动拖拉机(Hydrogen fuel cell electric tractor,HFCET)能量管理策略在线运行时对工况适应性差的问题,提出一种基于深度Q网络(Deep Q-networks,DQN)学习的混合能量管理策略。将深度强化学习方法用于氢燃料电池(Hydrogen... 针对氢燃料电池电动拖拉机(Hydrogen fuel cell electric tractor,HFCET)能量管理策略在线运行时对工况适应性差的问题,提出一种基于深度Q网络(Deep Q-networks,DQN)学习的混合能量管理策略。将深度强化学习方法用于氢燃料电池(Hydrogen fuel cell,HFC)电动拖拉机对提高燃料经济性和延长燃料电池使用寿命具有重要作用。首先,以燃料电池氢耗量为目标,将Q-学习算法与DQN算法进行对比,并与动态规划(Dynamic programming,DP)方法进行比较。将燃料电池性能退化因子纳入目标函数,通过调整性能退化因子与氢耗量实现氢燃料电池经济性和系统性能退化之间的动态平衡。通过电动拖拉机实际运行工况验证所提策略的有效性。实际运行工况试验结果表明,在训练中纳入氢燃料电池性能退化因子时,能量管理策略(Energy management strategy,EMS)能耗下降2.46%,达到实际运行工况DP方法EMS的87.63%,有效抑制了氢燃料电池性能衰退。同时,与DP方法相比,计算效率提高78%以上。 展开更多
关键词 电动拖拉机 氢燃料电池 能量管理策略 深度强化学习 Q-学习 动态规划
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混合动力拖拉机能量管理策略优化 被引量：1
11
作者 范振国 岳有军 赵辉 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期303-308,共6页
电动拖拉机作为重要的绿色农业装备,在作业中的大功率和高频充放电对动力电池寿命有着重大影响。针对高频快速地充放电会给电池的性能造成极大的损害和充放电效率低等问题,提出一种复合电源的能量管理控制策略,结合小波变换和模糊控制... 电动拖拉机作为重要的绿色农业装备,在作业中的大功率和高频充放电对动力电池寿命有着重大影响。针对高频快速地充放电会给电池的性能造成极大的损害和充放电效率低等问题,提出一种复合电源的能量管理控制策略,结合小波变换和模糊控制策略优化能量管理,在考虑蓄电池寿命的情况下,采用小波变换的方式将需求功率进行分解,并将瞬时冲击大功率与高频功率分配给超级电容,降低蓄电池功率负载的变化率。通过advisor与MATLAB联合仿真,在犁耕工况下,所提策略与单一电源和复合电源模糊控制系统相比,峰值电流分别降低31.9%、16.5%,功率损失分别降低22.55%、1.79%,功率波动分别降低42.1%、24.1%。结果表明,复合电源小波变换—模糊能量管理系统与单一电源和复合电源模糊控制系统相比,能够显著减少大电流与高频功率对蓄电池的冲击,提高电源系统的使用寿命,降低系统的总能耗。 展开更多
关键词 电动拖拉机 超级电容 小波变换 模糊控制 能量管理
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拖拉机驱动电机的冷却水道优化及温度场仿真 被引量：1
12
作者 刘田奇 汪伟 +1 位作者 张擎鸣 王晓春 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期175-181,共7页
针对现有电动拖拉机驱动电机存在温升问题,对传统驱动电机损耗的产生原理进行分析以及计算,对电机的螺旋水道冷却结构进行优化并对优化后的电机温升进行对比分析。首先,基于现有电磁理论建立驱动电机的损耗数学模型,通过Maxwell有限元... 针对现有电动拖拉机驱动电机存在温升问题,对传统驱动电机损耗的产生原理进行分析以及计算,对电机的螺旋水道冷却结构进行优化并对优化后的电机温升进行对比分析。首先,基于现有电磁理论建立驱动电机的损耗数学模型,通过Maxwell有限元仿真软件建立电机的电磁仿真模型,准确计算额定工况下电机各部分的损耗功率。其次,分析涡流发生器对流体换热效果的影响,并将涡流发生器设置于电机流道内部进行散热结构优化。最后,基于传热学和流体力学原理建立驱动电机的流场和温度场耦合仿真模型,对比分析优化前后电机温度场的变化情况。结果表明,在驱动电机中设置涡流发生器可以提高流体换热率,降低电机温升,随着涡流发生器偏转角度的逐渐增大,流体内部换热效率升高更加明显。其中,设置偏转角为60°的涡流发生器的螺旋水道电机相比于传统螺旋水道电机,最高温度降低1.50℃。 展开更多
关键词 拖拉机 驱动电机 冷却水道 温度场 涡流发生器 散热
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基于庞特里亚金极小值原理的混合动力拖拉机ECVT能量管理策略改进方法与验证
13
作者 张凯 王琳 +5 位作者 邓晓亭 鲁杨 鲁植雄 徐晓美 程准 张渤衢 《农业机械学报》 北大核心 2025年第9期766-779,共14页
混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式电动无级变速(Electronic continuously variable transmission,ECVT)构型多节点与多动力源布置、旋耕负载输出端(Power take-off,PTO)与拖拉机行驶速度解耦输出特性使得能量管理策略需满足拖拉机变工... 混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式电动无级变速(Electronic continuously variable transmission,ECVT)构型多节点与多动力源布置、旋耕负载输出端(Power take-off,PTO)与拖拉机行驶速度解耦输出特性使得能量管理策略需满足拖拉机变工况的需求,本文以杠杆拓扑法生成的混联式混合动力拖拉机输出分流(Output-split,OS)-ECVT构型为研究对象,阐述构型工作原理与运动学特性。提出改进的基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin's minimum principle,PMP)能量管理策略,以克服传统基于PMP的能量管策略不满足终端极小值判断条件时需重新迭代整个循环工况,进而导致策略无法满足混合动力系统实时求解需求的弊端。首先,建立系统状态方程,保证极小值轨迹受到状态变量约束;然后,根据庞特里亚金极小值原理完成哈密尔顿方程构建;最后,改变策略求解时极小值条件判断位置,并通过数学方法证明改进策略满足庞特里亚金极小值原理求解的必要条件。分别在犁耕与旋耕工况下完成节能控制仿真,结果表明,本文提出的改进策略与传统策略具备相同性与相当性,证明了改进策略具备更大的应用空间;改进策略较最佳经济性曲线(Optimal operating line,OOL)策略犁耕工况下等效燃油消耗量降低约8.39%,旋耕工况下等效燃油消耗量降低约15.34%,有效提升了大功率混合动力拖拉机燃油经济性;犁耕工况下驱动电机MG2能发挥更大范围调速特性,整机无级变速性能更加优异;犁耕与旋耕工况下,整机能量转换更加经济,保证了整机具备更加高效的功率输出分流性能。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 庞特里亚金极小值原理 无级变速 输出分流 节能控制
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混合动力拖拉机关键技术研究综述
14
作者 温昌凯 赵子豪 +5 位作者 谢斌 相姝楠 杜岳峰 武秀恒 彭鹏 宋正河 《农业机械学报》 北大核心 2025年第12期1-23,共23页
节能减排是智能农机装备提质增效、转型升级的关键。混合动力拖拉机是全球新能源农机装备产业发展的重点机型,也是加快推动中国农机向高端化、智能化、绿色化转型的关键技术路径。近年来,国内外结合本地农业生产特点,以市场需求为导向,... 节能减排是智能农机装备提质增效、转型升级的关键。混合动力拖拉机是全球新能源农机装备产业发展的重点机型,也是加快推动中国农机向高端化、智能化、绿色化转型的关键技术路径。近年来,国内外结合本地农业生产特点,以市场需求为导向,持续催生、迭代新技术和新产品,并通过多场景、多层次的示范及应用,逐步形成完整的技术研发与应用体系,加速推动产品成熟推广。本文在概述混合动力拖拉机发展历程与发展特点的基础上,从设计开发、动力控制、智能化和试验验证4方面归纳分析了该领域关键技术的发展现状,着重分析了国内外机型的技术差异,并指出了制约领域发展的关键问题。最后,在政策引导与技术创新协同的大背景下,从人工智能、大数据等新兴技术赋能农业现代化的角度,展望了混合动力拖拉机产业的发展方向,并提出其在整机优化设计、协同优化控制、专用性能测试装备、智能作业管控等方面的未来发展趋势。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 关键技术 智能控制 试验验证
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基于改进ECMS的混合动力拖拉机OS-ECVT构型的节能控制策略研究
15
作者 张凯 王琳 +4 位作者 邓晓亭 鲁杨 张渤衢 杨萌 鲁植雄 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第5期1223-1232,共10页
[目的]本文旨在突破大马力混联式混合动力拖拉机的节能控制策略,提升大马力混联式混合动力拖拉机的燃油经济性。[方法]以大马力混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式输出分流电动无级变速式(OS-ECVT)构型为研究对象,完成OS-ECVT动力学模型... [目的]本文旨在突破大马力混联式混合动力拖拉机的节能控制策略,提升大马力混联式混合动力拖拉机的燃油经济性。[方法]以大马力混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式输出分流电动无级变速式(OS-ECVT)构型为研究对象,完成OS-ECVT动力学模型的搭建。基于庞特里亚金极小值原理(PMP)的改进策略提出基于改进的等效燃油消耗最小策略(ECMS)的节能控制策略,在犁耕作业工况下进行节能控制仿真,并与基于最佳经济性的节能控制策略(OOL)进行对比分析。[结果]基于改进的ECMS节能控制策略发动机99.5%的工作点位于小于等于194 g·kW^(-1)·h^(-1)区间,而基于OOL的节能控制策略仅有7.12%的工作点位于该区间,且基于改进的ECMS节能控制策略发动机输出功率更加合理,有效提升了发动机的经济性。基于改进的ECMS节能控制策略MG2(调速电机)92.5%的工作点位于大于0.9的效率区间内工作,而基于OOL的节能控制策略仅有0.37%位于该区间,基于改进的ECMS节能控制策略的无级变速性能与功率分流性能更加高效。较基于OOL策略,基于改进ECMS的节能控制策略的MG1(主发电机)转矩调节功能更加优异,SOC(电池荷电状态)变化更加经济。基于改进的ECMS节能控制策略较基于OOL策略减少9.23%等效燃油消耗量,有效提升了整机的燃油经济性。[结论]该研究可为大马力混联式混合动力拖拉机节能控制策略开发提供参考。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 庞特里亚金极小值原理 无级变速 输出分流 等效燃油消耗最小 节能控制
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基于能耗最优的电动拖拉机转矩控制策略研究
16
作者 武曦 全力 +1 位作者 朱孝勇 张超 《农机化研究》 北大核心 2025年第8期266-272,共7页
为降低电动拖拉机的能耗,最大限度地提升作业里程,针对四轮独立驱动电动拖拉机的牵引犁耕作业和道路运输作业工况,提出了一种基于能耗最优的转矩控制策略。同时,设计了一种综合考虑轮毂电机能耗和轮胎滑移能耗的目标函数,通过粒子群优... 为降低电动拖拉机的能耗,最大限度地提升作业里程,针对四轮独立驱动电动拖拉机的牵引犁耕作业和道路运输作业工况,提出了一种基于能耗最优的转矩控制策略。同时,设计了一种综合考虑轮毂电机能耗和轮胎滑移能耗的目标函数,通过粒子群优化算法进行求解,并将其用于电动拖拉机的转矩控制中。基于CarSim和MatLab/Simulink构建了电动拖拉机模型、轮毂电机驱动模型、速度驾驶员控制模型和动力电池模型,并分别在牵引犁耕和道路运输工况下对基于能耗最优的转矩控制策略进行验证。仿真结果表明:在牵引犁耕工况下,基于能耗最优的转矩控制策略,电动拖拉机平均耗电量为1.18 kW·h/km,相较于传统控制策略降低了4.84%;在道路运输工况下,基于能耗最优的转矩控制策略,电动拖拉机平均耗电量为0.78 kW·h/km,相较于传统控制策略降低了8.33%。由此证明,电动拖拉机在基于能耗最优的转矩控制策略下降低了能耗,有效提升了作业里程。 展开更多
关键词 电动拖拉机 转矩控制 能耗最优 轮毂电机 目标函数
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基于NSGA—Ⅱ双源型电动拖拉机能量管理优化策略
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作者 徐志成 王红君 +1 位作者 赵辉 岳有军 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第4期271-277,共7页
针对电动拖拉机能量管理过程中,传统模糊控制主观性强,过于依赖个人经验,锂电池和超级电容难以达到最优功率分配的问题,提出一种以等效燃油经济性和蓄电池SOC单位里程保持率为优化目标的方法。结合拖拉机实际工况构建双源系统结构以及... 针对电动拖拉机能量管理过程中,传统模糊控制主观性强,过于依赖个人经验,锂电池和超级电容难以达到最优功率分配的问题,提出一种以等效燃油经济性和蓄电池SOC单位里程保持率为优化目标的方法。结合拖拉机实际工况构建双源系统结构以及动力学模型,采用NSGA—Ⅱ算法对模糊控制器参数以及隶属度函数优化,在Advisor搭建电动拖拉机整机模型,通过MATLAB/Simulink与Advisor进行联合仿真。结果表明,与传统双源模糊控制相比,NSGA—Ⅱ优化后的能量管理系统能很好地满足电机功率需求,实现锂电池和超级电容的合理功率分配。整车能耗降低,锂电池工作时的峰值功率、平均功率分别下降68.98%、18.36%,等效燃油经济性提高17.39%,延长锂电池寿命,同时延长电动拖拉机作业时间。 展开更多
关键词 电动拖拉机 能量管理 等效燃油经济性 双源系统
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电动拖拉机犁耕机组阻力自适应作业控制研究
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作者 王琪 王旭东 +2 位作者 王威 张硕 崔永杰 《农机化研究》 北大核心 2025年第4期224-229,共6页
犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,... 犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,建立了机组动力学模型并分析了阻力变化下机组的动态特性;然后,采用模糊神经网络控制算法调节驱动电机转矩和电池组位移,使牵引附着性能自动适应阻力变化,以实现速度和滑转率的联合控制;最后,进行了实车测试平台搭建和犁耕试验。结果表明:耕速最大偏差仅为0.48 km/h,相比于控制前滑转率降低了21.42%,牵引效率提高了7.76%。在恒定耕深下机组作业稳定性和效率得以提高,为电动拖拉机的自动化和智能化精准作业提供了技术支持。 展开更多
关键词 电动拖拉机 犁耕作业 自适应控制 牵引效率
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基于多重滤波联合观测的混动拖拉机轮土模型在线辨识
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作者 王世龙 赵静慧 +3 位作者 武秀恒 朱明杰 赵雪彦 宋正河 《农业机械学报》 北大核心 2025年第12期140-149,共10页
精准的轮土模型是优化混动拖拉机牵引力控制进而提升综合能效的基础,其中,精确的纵、垂向力估计是保证模型辨识精度的关键。然而,作业时地形变化、犁体与土壤互作的未知负载变化造成拖拉机各轮的纵、垂向力波动剧烈,增加了准确估计的难... 精准的轮土模型是优化混动拖拉机牵引力控制进而提升综合能效的基础,其中,精确的纵、垂向力估计是保证模型辨识精度的关键。然而,作业时地形变化、犁体与土壤互作的未知负载变化造成拖拉机各轮的纵、垂向力波动剧烈,增加了准确估计的难度。为此,以分布式混合动力拖拉机(DHET)为研究对象,提出了一种融合多重滤波联合观测的轮胎-土壤模型在线辨识方法。首先,利用卡尔曼滤波(KF)估算轮胎的纵向力,结合动力学模型采用容积卡尔曼滤波(CKF)算法估算轮胎的垂向力;然后,结合Brixius模型和整车纵向动力学,构建基于无迹粒子滤波(UPF)的轮土模型在线辨识器,通过无迹变换(UT)设计粒子提议分布,保留非线性轮土模型中的高阶信息,并使用粒子滤波(PF)算法对待估参数进行更新,完成对模型的在线辨识。硬件在环(HIL)试验结果表明,该方法能够在机动指数变化的路面条件下,快速且准确地实现辨识,移动系数均方根估计误差不超过1.2。试验结果显示,在两种地况下,辨识模型边界牵引系数误差在±0.015范围内,前轮试验数据分布占比达到84.45%和88.16%,后轮分别为86.72%和85.38%,验证了该方法在不同地况下均具备较高精度和鲁棒性。研究结果为拖拉机最优驱动力分配策略提供了理论支持,并有助于提升牵引效率和燃油经济性。 展开更多
关键词 混合动力拖拉机 无迹粒子滤波 容积卡尔曼滤波 轮胎力估计 轮土互作模型
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基于ASRCKF地面附着系数估计的分布式电动拖拉机防滑控制研究
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作者 王云飞 鲁植雄 邓晓亭 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第6期1398-1412,共15页
[目的]本研究旨在对分布式电动拖拉机工作的地面附着系数进行估计,以提高拖拉机的作业稳定性。[方法]以自主研发的分布式电动拖拉机为研究对象,提出自适应平方根容积卡尔曼滤波(ASRCKF)算法对拖拉机不同工作地面附着系数进行估计,根据... [目的]本研究旨在对分布式电动拖拉机工作的地面附着系数进行估计,以提高拖拉机的作业稳定性。[方法]以自主研发的分布式电动拖拉机为研究对象,提出自适应平方根容积卡尔曼滤波(ASRCKF)算法对拖拉机不同工作地面附着系数进行估计,根据估计结果与地面附着系数-滑转率曲线,确定当前地面最优滑转率,设计基于饱和函数的滑模控制器,将各驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围。为验证所设计的控制策略有效性,建立了基于Matlab/Simulink的仿真平台进行仿真分析,以自主研发的分布式电动拖拉机平台进行实车试验。[结果]试验结果表明,所提出的控制策略可以准确估计不同地面附着系数,将驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围;在均一地面附着系数下,各车轮附着系数估计平均绝对误差分别为0.0506、0.0586、0.0586、0.0506,平均滑转率分别为0.145、0.113、0.120、0.119;在对开地面,各车轮附着系数估计平均绝对误差分别为0.0618、0.0421、0.0535、0.0424。[结论]本文所提出的ASRCKF算法可以对地面附着系数进行准确估计,设计的滑模控制可以将驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围。 展开更多
关键词 分布式电动拖拉机 ASRCKF算法 附着系数 防滑控制
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