农产品加工贮运柔性底盘试验台的研制

发布时间：2020-08-26 06:28

【摘要】：在农产品加工贮运环节中，贮运机械和设备是农产品加工系统中的重要设备，对节省劳动力、提高工作效率起着重要作用，然而现有贮运机械底盘结构相对单一，转弯半径大，工作不灵活，工作效率低，因此急需开发新型动力机械。一种基于四轮独立驱动、四轮独立转向技术的柔性底盘可以实现车轮原地转向和90°偏转等现有车辆底盘无法实现的运动，可以克服现有常规动力底盘存在的问题，因此柔性底盘的开发研究对推动农产品加工与贮运过程中机械化发展、提高工作效率有着重要意义，然而，柔性底盘四轮的协调控制及其运动和动力性能的分析一直是研究的难点。为了解决柔性底盘多自由度、柔性驱动的协调控制问题，本文设计了水平转盘式柔性底盘试验台，首先对试验台机械结构进行设计计算，绘制二维图，用pro/E软件对试验台机械结构进行三维造型，并用adams/view软件进行了机构仿真分析，分析了试验台结构的合理性，为柔性底盘的运动特性和动力特性的研究提供了新方法。其次，完成了水平转盘式柔性底盘试验台控制系统的设计。从硬件和软件两个部分对试验台控制系统进行了设计，其中包括控制芯片、传感器、电路元器件的选择，控制器对力传感器和速度传感器信号、驱动控制器信号及转角信号采集和控制的电路以及LabVIEW软件和数据采集卡连接电路的设计。然后，在试验台设计和电路理论设计的基础上，对试验台样机进行试制，设计并试制传感器安装辅助装置，对力传感器进行了标定，在试验台上安装力传感器、速度传感器、数据采集卡，完成了各部分电路的调试、焊接及硬件部分的连接，对试验台控制器设计编程，并对程序进行了调试。最后，进行了偏置试验台试验和试验台直线行驶试验，并对试验结果进行了分析，验证了LabVIEW可视化系统的实时性合理性。本论文通过对柔性底盘试验台及其控制系统的设计和试制，以及试验台上的试验，证明了试验台及其控制系统的可行性，搭建的测量系统能准确测量作用力，为深入研究柔性底盘的控制系统、运动特性、动力特性提供了平台。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S229.1
【图文】：

独立驱动,运动形式,电动汽车,底盘

简称4WIS)等运动。四个驱动车轮之间没有机械转向机构连接，每个独立电动轮由单独的驱动系统控制，利用车轮的转速差完成车辆的驱动和转向功能，可以实现常规动力底盘无法实现一些运动形式，如图1-1所示。图1-1 四轮独立驱动转向电动汽车的5种运动形式Fig.1-1 Five motive forms of Four-wheel independent driving and steering electric cars四轮独立驱动、独立转向电动汽车将4WID和4WIS技术相结合，该技术作为底盘驱动系统的优势及在电动车上的应用潜力，已经得到了学者和厂家的重视。前期的研究结果表明，四轮独立驱动转向电动车（4WID/4WIS电动车）除了具有普通电动车的采用电驱动、无废气排放对环境的污染小、能源利用率高的优点外，还具有转弯半径小，运动灵活的特点。轮与轮之间简化了传统底盘的行走系统，使得底盘更加灵活，电子控制系统代替了传统的机械传动系统，控制速度快。通过合理分配各电动轮的驱动力，可提高恶劣路面条件下的行驶性能，有利于底盘操纵稳定性的改进（卓桂荣 2006）。在二维空间内

样车,清华大学

图1-2 清华大学研制的试验样车图1-3 香港中文大学试验样车Fig.1-2 Test prototype by Tsinghua University Fig.1-3 Test prototype by Hong Kong Chinese University此后，马雷等人（2010）应用夏利轿车研制了样机，研究了四轮独立驱动电动汽车驱动力最优控制方法，但都只是将传统轮胎改换为电动轮，并没有改变原有车辆的行走系统，仍存在操作不灵活，转弯半径大的缺点。西北农林科技大学梅娜和路敌等对四轮独立电动车柔性底盘进行了研究，并试制了试验样车，样车结构将在第二章详细介绍，梅娜（2010）主要是对单轮的控制进行了研究；路敌（2011）建立了柔性底盘的运动模型，并用matlab/simulink软件进行了运动仿真

香港中文大学,样车

【参考文献】