基于myRIO的电动拖拉机驱动控制器设计与室内试验

由于传统的内燃机拖拉机污染严重,噪音大,不适合工作在温室大棚等空间封闭狭窄的场合,开发小型电动拖拉机的需求变得日益迫切。设计了一种小型电动拖拉机用的永磁直流无刷电动机控制器,该控制器以myRIO为控制核心,智能化程度高,满足电动拖拉机运输、作业时多种动力工况要求。控制器外围电路包括MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,金属-氧化物半导体场效应晶体管)功率放大、栅极驱动、电流保护、低电压保护和温度保护等电路。运用Lab VIEW/FPGA图形化编程环境,编写了ARM实时处理器控制流程和FPGA(field-programmable gate array,现场可编程门阵列)I/O驱动程序,软件由启动、驱动、欠压保护、过流保护、过热保护等子VI程序组成。通过样机试验表明,电动拖拉机工作正常,空载时启动电流为120 A,带载时启动电流为164 A,驱动时序符合直流无刷电动机要求。该设计方案解决了驱动控制器开发困难的问题,为电动拖拉机智能化的发展提供了参考。

电动拖拉机CAN总线通信网络系统设计

随着机电一体化技术的发展,电动拖拉机对整车控制系统的实时性和稳定性有了越来越高的要求,因此通信网络系统的研究成为关键技术之一。为此,以小型电动拖拉机为研究对象,进行了基于CAN总线通信网络系统的设计。首先,根据电动拖拉机整车控制系统组成,设计通信网络节点并进行功能定义,在ISO11783协议的基础上,根据电动拖拉机实际通信需求,改进并制定了CAN总线网络通讯协议;其次,基于MC9S12XS128MAL型单片机搭建CAN总线通信网络系统试验平台并完成软件设计;最后,通过系统性能测试验证了通信网络系统可以满足实时性、准确性和稳定性的要求。

旋耕起垄机设计与试验

为提高农用机械的教学质量,在现代农业装备设计与试验教学中,选定设施园艺用旋耕起垄一体机作为教学对象,进行了设计、仿真、试验各个环节的训练。设计阶段,依据与电动拖拉机匹配要求,确定了整机方案和参数,并采用Pro/E和ANSYS建立模型,对关键部件进行静力学分析;性能仿真阶段,采用LS-DYNA对旋耕刀辊切削土壤的作业性能进行分析,得到旋耕刀辊切削土壤时功率和受力的变化情况;土槽试验中,分析了影响旋耕起垄机功率消耗的因素,主要有刀轴转速、机组前进速度、耕深及土壤条件;挂接机组试验中测得旋耕起垄机消耗的功率,验证了理论与实测的一致性。