施正發(fā) 袁奎 余佳斌 胡勇 賀乘龍 張富貴 艾永峰

摘要：針對(duì)現(xiàn)有丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)在復(fù)雜作業(yè)工況下調(diào)整和控制精度不高，導(dǎo)致機(jī)具作業(yè)穩(wěn)定性和作業(yè)安全性較差的問(wèn)題，基于機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，利用模糊PID控制算法設(shè)計(jì)出一套適用于丘陵山地翻耕作業(yè)的機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。以常規(guī)PID控制算法為對(duì)照，在姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)上，通過(guò)MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，常規(guī)PID控制算法的機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整時(shí)間為4.5 s，橫向姿態(tài)角的超調(diào)量為0.89°；模糊PID控制算法的機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整時(shí)間為1.9 s，橫向姿態(tài)角基本無(wú)超調(diào)。仿真試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的可行性、正確性和科學(xué)性，調(diào)整系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性能滿(mǎn)足丘陵山地橫坡作業(yè)復(fù)雜的工況要求。

關(guān)鍵詞：丘陵山地；翻耕機(jī)具；姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)；模糊PID控制算法；仿真分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S232? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）06-0207-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.034 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Design and simulation of attitude adjustment system for tillage equipment in hilly and mountainous areas

SHI Zheng-fa1，YUAN Kui2，YU Jia-bin1，HU Yong1，HE Cheng-long1，ZHANG Fu-gui2，AI Yong-feng3

（1. Guiyang Branch of Guizhou Tobacco Corporation， Guiyang? 550004， China；2. College of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang? 550025， China；3. Tongren Branch of Guizhou Tobacco Corporation， Tongren? 554300， Guizhou， China）

Abstract： In response to the problem of low adjustment and control accuracy of the existing attitude adjustment system for tillage equipment in hilly and mountainous areas under complex operating conditions， which led to poor stability and safety of the equipment operation，based on the lateral attitude adjustment system of the equipment， a set of attitude adjustment system suitable for hilly and mountainous tillage operations was designed using the fuzzy PID control algorithm. Compared with the conventional PID control algorithm， based on the dynamic modeling of the attitude adjustment system， simulation analysis was conducted using MATLAB. The results showed that the lateral attitude adjustment time of the conventional PID control algorithm was 4.5 seconds， and the overshoot of the lateral attitude angle was 0.89°；the lateral attitude adjustment time of the implement using the fuzzy PID control algorithm was 1.9 seconds， and there was basically no overshoot of the lateral attitude angle. The simulation test results had verified the feasibility， correctness， and scientificity of the attitude adjustment system of the equipment. The accuracy and stability performance of the adjustment system met the requirements of complex working conditions in hilly and mountainous cross slope operations.

Key words： hilly and mountainous areas； tillage equipment； attitude adjustment system； fuzzy PID control algorithm； simulation analysis

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，丘陵山地多為6°～15°的復(fù)雜坡地，其面積在中國(guó)國(guó)土面積中占比接近70%［1］。丘陵山地坡度特征明顯，地形地貌較復(fù)雜，且其耕地地表高低起伏，在一定程度上導(dǎo)致動(dòng)力平臺(tái)車(chē)身的傾斜，行駛和作業(yè)穩(wěn)定性較差［2，3］。尤其是牽引作業(yè)時(shí)，所懸掛機(jī)具的姿態(tài)和位置會(huì)伴隨動(dòng)力平臺(tái)行駛路徑的變化而不斷改變，導(dǎo)致機(jī)具不能和動(dòng)力平臺(tái)車(chē)身始終保持水平掛接狀態(tài)，影響丘陵山地翻耕環(huán)節(jié)的作業(yè)效果和作業(yè)質(zhì)量［4-6］。為實(shí)現(xiàn)機(jī)具在丘陵山地的仿形作業(yè)，動(dòng)力平臺(tái)需具備車(chē)身和機(jī)具橫向姿態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整功能［7，8］?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外在丘陵山地動(dòng)力平臺(tái)車(chē)身調(diào)平方面已開(kāi)展大量的研究工作，并取得豐碩的研究成果，但針對(duì)機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整的研究較少。對(duì)于丘陵山地耕地狀況而言，亟需具備橫向姿態(tài)可調(diào)的機(jī)具以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。

邵明璽等［9］設(shè)計(jì)了一種基于模糊PID控制算法的農(nóng)機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，但該系統(tǒng)還是以車(chē)身傾角代替耕地地面的傾角，難以滿(mǎn)足丘陵山地實(shí)際作業(yè)需求。范永奎等［10］基于丘陵山地復(fù)雜地形地貌，提出一種帶死區(qū)經(jīng)典PID控制算法的電液懸掛仿形機(jī)構(gòu)橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)電液懸掛仿形機(jī)構(gòu)仿地作業(yè)時(shí)適應(yīng)性較差的問(wèn)題。周浩等［11］設(shè)計(jì)一種由旋耕裝置、調(diào)平裝置及液壓系統(tǒng)等組成的旋耕機(jī)自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，采用PID控制算法實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具姿態(tài)的自動(dòng)調(diào)整。胡煉等［12］設(shè)計(jì)了一套維持農(nóng)機(jī)具在田間作業(yè)時(shí)的水平狀態(tài)的方法。然而，現(xiàn)有機(jī)具姿態(tài)調(diào)整的研究仍然局限于機(jī)具橫向姿態(tài)的調(diào)節(jié)能力，始終無(wú)法滿(mǎn)足丘陵地區(qū)復(fù)雜作業(yè)條件對(duì)機(jī)具作業(yè)多樣化的迫切需求［13-15］。

針對(duì)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)在復(fù)雜作業(yè)工況下調(diào)整和控制精度不高以及通常只能應(yīng)用于靜止?fàn)顟B(tài)的現(xiàn)狀，本研究在設(shè)計(jì)的機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感控制技術(shù)設(shè)計(jì)出一種丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。為提高該調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度，采用模糊PID控制算法對(duì)其進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證該調(diào)整系統(tǒng)性能及控制方法的正確性和可行性。

1 機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由動(dòng)力平臺(tái)（柴油機(jī)、履帶行走裝置、變速箱總成及傳動(dòng)裝置等）、機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整裝置、鏵式犁和傾角傳感器等構(gòu)成。其中，機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整裝置與動(dòng)力平臺(tái)三點(diǎn)懸掛連接，鏵式犁通過(guò)銷(xiāo)軸懸掛于機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的后方，鏵式犁通過(guò)橫向調(diào)整油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)相對(duì)于動(dòng)力平臺(tái)的左右擺動(dòng)，檢測(cè)裝置安裝于機(jī)架上方。

1.1 機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)

應(yīng)用于丘陵山地的動(dòng)力平臺(tái)因受到坡陡彎多的復(fù)雜作業(yè)地形限制，作業(yè)過(guò)程中容易傾斜行駛，加之動(dòng)力平臺(tái)和翻耕機(jī)具姿態(tài)相對(duì)固定，因此翻耕機(jī)具會(huì)隨著動(dòng)力平臺(tái)的傾斜而傾斜作業(yè)，導(dǎo)致其翻耕作業(yè)效果和作業(yè)效率不夠理想。此外，現(xiàn)有翻耕機(jī)具姿態(tài)還處于手動(dòng)機(jī)械調(diào)整階段，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不能實(shí)時(shí)調(diào)整。鑒于此，本研究設(shè)計(jì)了一種翻耕機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整裝置，如圖2所示。掛接軸安裝于動(dòng)力平臺(tái)變速箱總成的后方，縱向調(diào)整液壓缸底部套裝在掛接軸上，縱向調(diào)整液壓缸活動(dòng)端和機(jī)架銷(xiāo)軸連接，左、右提升臂安裝于掛接軸兩端，左、右橫向調(diào)整液壓缸底部分別和左、右提升臂鉸接，左、右橫向調(diào)整液壓缸活動(dòng)端分別鉸接安裝在左、右下拉桿的中部，左、右橫向調(diào)整液壓缸無(wú)桿腔通過(guò)油管連接，左、右下拉桿均鉸接安裝在機(jī)架前端。

機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)如圖3所示，點(diǎn)[A]和點(diǎn)[B]分別為左、右橫向調(diào)整液壓缸與左、右提升臂的連接處，[C2E]為耕作地表的水平線，[θ]為農(nóng)機(jī)具橫向姿態(tài)和[C2E]的夾角。點(diǎn)[C1]和點(diǎn)[D1]分別為左、右橫向調(diào)整液壓缸的初始位置，點(diǎn)[C2]和點(diǎn)[D2]分別為橫向姿態(tài)調(diào)整后左、右橫向調(diào)整液壓缸位置，[O]為[C1D1]（或[C2D2]）的中點(diǎn)。在翻耕機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中，因左、右橫向調(diào)整液壓缸的參數(shù)完全一致，采用中心調(diào)平的原理，假設(shè)點(diǎn)[O]是固定的，其與左、右提升臂的相對(duì)高度保持恒定，翻耕機(jī)具以點(diǎn)[O]為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行橫向姿態(tài)的調(diào)整和控制，左、右橫向調(diào)整液壓缸的活塞桿伸縮長(zhǎng)度均為[Δl]。

[Δl=l1-l0=l0-l2] ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[l1]為姿態(tài)調(diào)整后左橫向調(diào)整液壓缸長(zhǎng)度；[l2]為姿態(tài)調(diào)整后右橫向調(diào)整液壓缸長(zhǎng)度；[l0]為姿態(tài)調(diào)整前橫向調(diào)整液壓缸長(zhǎng)度。

由余弦定理可知，夾角[θ]與橫向調(diào)整液壓缸活塞桿的伸縮長(zhǎng)度[Δl]之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如式（2）所示。

[θ=arccos1-2Δl2l2=arccos1-2l21+2l22-4l1l2l2]? ? ? ? ? ? （2）

式中，[l]為左、右橫向調(diào)整液壓缸的初始位置長(zhǎng)度。

1.2 機(jī)具姿態(tài)調(diào)整原理

丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整控制系統(tǒng)如圖4所示，假設(shè)動(dòng)力平臺(tái)作業(yè)時(shí)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整的目標(biāo)角為[θ]，此時(shí)傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)到的機(jī)具橫向姿態(tài)和水平面的夾角為[θ0]，[lM]為橫向調(diào)整液壓缸的活塞桿位移期望值，[I]為橫向調(diào)整液壓缸比例換向閥的輸入電流。

機(jī)具姿態(tài)調(diào)整控制系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)具模糊PID控制環(huán)使得動(dòng)力平臺(tái)和翻耕機(jī)具作業(yè)時(shí)處于目標(biāo)角度，機(jī)具傾角和調(diào)整液壓缸位移的計(jì)算公式如下。

[l1=l0+22l1-cos（arctanθ）] ? ? ? ? ? （3）

[l2=l0-22l1-cos（arctanθ）] ? （4）

1.3 液壓系統(tǒng)工作原理

根據(jù)丘陵山區(qū)復(fù)雜地形環(huán)境及動(dòng)力平臺(tái)仿形作業(yè)需求，采用電液控制技術(shù)設(shè)計(jì)閉心式負(fù)載敏感丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整控制液壓系統(tǒng)，如圖5所示。姿態(tài)調(diào)整控制液壓系統(tǒng)主要由差壓式溢流閥、負(fù)載敏感單向閥、定差減壓閥、比例換向閥、可調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥和調(diào)整液壓缸等組成。其中，左、右橫向調(diào)整液壓缸無(wú)桿腔通過(guò)油管連接，通過(guò)由可調(diào)單向節(jié)流閥、定差減壓閥和比例換向閥組成的比例調(diào)速閥來(lái)控制橫向調(diào)整液壓缸活塞桿的伸縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)具橫向角度的調(diào)整。此外，通過(guò)由比例提升閥、比例下降閥和定差減壓閥等組成的比例調(diào)速閥來(lái)控制縱向調(diào)整液壓缸活塞桿的伸縮，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)具縱向位置的調(diào)整。

在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，定差減壓閥可補(bǔ)償比例換向閥和比例提升閥的前后壓差，實(shí)現(xiàn)液壓缸通過(guò)流量的相對(duì)穩(wěn)定，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度不受外來(lái)負(fù)載波動(dòng)的影響。定差減壓閥在進(jìn)行壓力補(bǔ)充過(guò)程中，配套的可調(diào)單向節(jié)流閥具備保壓作用，從而減緩對(duì)定差減壓閥閥芯的沖擊，有效解決由流量閥和定量泵組成的傳統(tǒng)節(jié)流調(diào)速回路在低速負(fù)載下承載能力較差的問(wèn)題。

閉心式負(fù)載敏感機(jī)具姿態(tài)調(diào)整控制液壓系統(tǒng)具有較好的速度剛性，能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載能量和壓力需求對(duì)齒輪泵的流量進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)齒輪泵的流量和功率與工作負(fù)載需求相適應(yīng)。該系統(tǒng)適用于丘陵山區(qū)動(dòng)力平臺(tái)輸出負(fù)載波動(dòng)較大及速度平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合。

2 機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)建模

2.1 機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的控制對(duì)象為閥控液壓缸模型，并假設(shè)控制閥為理想的零開(kāi)口滑閥，則閥芯壓力和位移的改變將瞬間產(chǎn)生流量的變化。為便于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析，需建立閥控液壓缸數(shù)學(xué)模型，閥的節(jié)流方程如下。

[Ql=Kqxv-KcpL]? ? ? ? ? ? ? （5）

式中，[Ql]為負(fù)載流量；[Kq]為穩(wěn)態(tài)流量增益；[xv]為閥芯位移；[Kc]為穩(wěn)態(tài)壓力-流量系數(shù)；[pL]為調(diào)整油缸的負(fù)載壓降。

橫向調(diào)整液壓缸的流量連續(xù)方程如下。

[Ql=Apdydt+Vt4βedpLdt+CtpL]? ? ? ? ? ? （6）

[Ct=cec2+cic]? ? ? ? ? ? （7）

式中，[Ap]為液壓缸工作有效面積；[y]為液壓缸活塞位移；[Vt]為液壓缸總?cè)莘e；[βe]為油液體積彈性模量；[pL]為負(fù)載壓力；[Ct]為液壓缸總泄露系數(shù)；[cec]為液壓缸外泄露系數(shù)；[cic]為液壓缸內(nèi)泄露系數(shù)；t為時(shí)間。

橫向調(diào)整液壓缸的力平衡方程如下。

[AppL=Mtd2ydt2+Bpdydt+ky+FL]? ? ? ? ? ?（8）

式中，[Mt]為活塞及負(fù)載的質(zhì)量；[Bp]為黏性阻力系數(shù)；[k]為活塞及負(fù)載的總剛度；[y]為液壓缸活塞位移；[FL]為液壓缸外部負(fù)載。

若不考慮耕作土壤的阻力作用，即不計(jì)外部負(fù)載的影響，對(duì)閥控液壓缸數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，并對(duì)式（5）至式（8）進(jìn)行Laplace變換，從而獲得系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

[Gs=KqApss2w2h+2ξhw2hs+1]? ? ? ? ? ? ? （9）

[wh=4βeA2VtMt]? ? ? ? ? ? ? ?（10）

[ξh=KceAβeMtVt+BpAVtβeMt]? ? ? ? ? ? ? ? ?（11）

式中，[Gs]為系統(tǒng)傳遞函數(shù)；s為傳遞函數(shù)的自變量；[wh]為系統(tǒng)固有頻率；[ξh]為系統(tǒng)阻力系數(shù)；[A]為活塞有效面積；[Kce]為總流量壓力系數(shù)。

2.2 模糊PID控制器設(shè)計(jì)

為提高丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性能，需對(duì)PID控制器的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變3個(gè)環(huán)節(jié)的增益。在“2.1”中機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合PID控制器系數(shù)與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系，采用試驗(yàn)法對(duì)控制器系數(shù)進(jìn)行整定。在上述系數(shù)整定過(guò)程中，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多次試驗(yàn)調(diào)整，加之系統(tǒng)的非線性特性，在對(duì)機(jī)具姿態(tài)主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)需進(jìn)行一定假設(shè)，從而對(duì)非線性特性進(jìn)行局部線性化處理，此舉將會(huì)影響到控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。而基于模糊推理和規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)非線性映射，從而充分發(fā)揮PID控制器最佳的控制性能，同時(shí)也可保證系統(tǒng)最佳的控制效果。

PID控制器的輸入量[e（t）]和輸出量[u（t）]之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下。

[u（t）=KPe（t）+KI0te（t）dt+KDd[e（t）]dt]? ? （12）

式中，[KP]為比例系數(shù)；[KI]為積分系數(shù)；[KD]為微分系數(shù)。

若要獲得較滿(mǎn)意的控制性能和效果，需根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)對(duì)PID控制器的3個(gè)系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本研究采用模糊PID控制器對(duì)翻耕機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，輸入量為偏差量[e（t）]，輸出量為修正系數(shù)[ΔKP]、[ΔKI]和[ΔKD]，基于模糊PID控制器參數(shù)原理如圖6所示。

[KP=K′P+ΔKPKI=K′I+ΔKIKD=K′D+ΔKD]? ? ? ? ? （13）

式中，[K′P]、[K′I]和[K′D]為控制系統(tǒng)初始值。

丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的輸入量[e（t）]和[ec（t）]的論域定為13級(jí)，為［-6，6］。輸出變量[ΔKP]、[ΔKI]和[ΔKD]的論域也定為13級(jí)，為［-6，6］。

3 仿真分析

在丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，基于MATLAB的SIMULINK可視化仿真模塊建立機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)試驗(yàn)方法對(duì)所建立的模糊PID控制器的比例環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)系數(shù)進(jìn)行整定，系統(tǒng)主要的模型參數(shù)如表1所示，基于模糊PID控制算法的SIMULINK仿真模型如圖7所示。

根據(jù)丘陵山地動(dòng)力平臺(tái)的作業(yè)平面傾斜角度和整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，仿真分析時(shí)設(shè)定機(jī)具橫向姿態(tài)傾角的初始值為0°，給定信號(hào)源15°的階躍信號(hào)。仿真分析結(jié)果如圖8所示，圖8a為常規(guī)PID控制算法下機(jī)具橫向姿態(tài)控制仿真結(jié)果，上升時(shí)間為4.5 s，機(jī)具橫向姿態(tài)角的超調(diào)量為0.89°；圖8b為模糊PID控制算法下農(nóng)機(jī)具橫向姿態(tài)控制仿真結(jié)果，上升時(shí)間為1.9 s，農(nóng)機(jī)具橫向姿態(tài)角基本無(wú)超調(diào)。SIMULINK仿真結(jié)果驗(yàn)證了本研究設(shè)計(jì)的丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的可行性、正確性和科學(xué)性，同時(shí)模糊PID控制算法能顯著減少翻耕機(jī)具姿態(tài)調(diào)整時(shí)間和機(jī)具橫向姿態(tài)角的超調(diào)量。

4 小結(jié)

針對(duì)丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具作業(yè)效果和作業(yè)效率不夠理想的問(wèn)題，本研究在機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整裝置的基礎(chǔ)上，利用模糊PID控制算法開(kāi)發(fā)出一套適用于丘陵山地翻耕機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。采用電液控制技術(shù)設(shè)計(jì)閉心式負(fù)載敏感機(jī)具姿態(tài)調(diào)整液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較好的速度剛性，適用于丘陵山區(qū)動(dòng)力平臺(tái)輸出負(fù)載波動(dòng)性較大及速度平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合。在丘陵山地翻耕作業(yè)機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，利用MATLAB建立翻耕機(jī)具姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。仿真分析結(jié)果表明，在本研究控制算法下，丘陵山地翻耕機(jī)具橫向姿態(tài)調(diào)整時(shí)間為1.9 s，且機(jī)具橫向姿態(tài)角基本無(wú)超調(diào)，該調(diào)整系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性滿(mǎn)足了丘陵山地橫坡作業(yè)復(fù)雜的工況要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 李 釗，樊桂菊，張 昊，等.農(nóng)機(jī)具自動(dòng)調(diào)平現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析［J］.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2019，40（4）：48-53.

［2］ 石 兵，程登慧，康志亮.丘陵山地農(nóng)機(jī)具的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，58（23）：207-210.

［3］ 鄢 敏，袁 奎，易 蔓，等.基于單片機(jī)的小型犁耕機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2022（13）：108-112.

［4］ 夏長(zhǎng)高，楊宏圖，韓江義，等.山地拖拉機(jī)調(diào)平系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，23（10）：130-136.

［5］ 孫景彬，劉志杰，楊福增，等.丘陵山地農(nóng)業(yè)裝備與坡地作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究綜述［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2023，54（5）：1-18.

［6］ 蔣 俊，張 建，馮貽江，等.丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真分析［J］.浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，? ? ? 42（1）：31-35.

［7］ 楊福增，牛瀚麟，孫景彬，等.山地履帶拖拉機(jī)與農(nóng)具姿態(tài)協(xié)同控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2022，53（1）：414-422.

［8］ 張錦輝，李彥明，齊文超，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID的丘陵山地拖拉機(jī)姿態(tài)同步控制系統(tǒng)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020，51（12）：356-366.

［9］ 邵明璽，辛 喆，江秋博，等.拖拉機(jī)后懸掛橫向位姿調(diào)整的模糊PID控制［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35（21）：34-42.

［10］ 范永奎，翟志強(qiáng)，朱忠祥，等.丘陵山地拖拉機(jī)電液懸掛仿形控制系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020，51（S1）：517-524.

［11］ 周 浩，胡 煉，羅錫文，等.旋耕機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47（S1）：117-123.

［12］ 胡 煉，林潮興，羅錫文，等.農(nóng)機(jī)具自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（8）：15-20.

［13］ 齊文超，李彥明，陶建峰，等.丘陵山地拖拉機(jī)姿態(tài)主動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50（7）：381-388.

［14］ 彭 賀，馬文星，王忠山，等.丘陵山地拖拉機(jī)車(chē)身調(diào)平控制仿真分析與試驗(yàn)［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2019，49（1）：157-165.

［15］ 李明生，趙建軍，朱忠祥，等.拖拉機(jī)電液懸掛系統(tǒng)模糊PID自適應(yīng)控制方法［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（S2）：295-300.