丘陵小型农机三点悬挂倾角前馈控制系统研究

张闻宇; 蔡希扬; 曾山; 孙杨; 卢一鸣; 郑乐; 高巧明

沈阳农业大学学报 ›› 2026, Vol. 57 ›› Issue (4) : 97 -111.

张闻宇, 蔡希扬, 曾山, 孙杨, 卢一鸣, 郑乐, 高巧明

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摘要

[目的]针对丘陵小型无人驾驶拖拉机配挂轻型属具在硬质地块作业时，由于采用液压开关阀及强压作业模式导致的三点悬挂系统液压延时大、控制精度低及惯性超调剧烈等问题，设计一种基于分段补偿预模型的前馈CP-bang-bang提升控制系统。[方法]该系统利用安装于车身与下拉杆的倾角传感器，通过车身姿态反馈补偿方法实时获取提升角度，自动抵消地形起伏造成的机身俯仰干扰，建立三点悬挂一维几何控制模型。针对液压系统在上升与下降工况下的动力学非对称性，采用面积辨识法分别建立系统的开环传递函数，并据此构建CP补偿预模型。该模型通过预测系统运动惯性产生的滑行量，对开关阀的关断时机进行前馈补偿，并结合bang-bang控制策略构建CP-bang-bang控制器。[结果]在相同工况下，改进后的CP-bang-bang控制器性能显著优于传统bang-bang控制器。试验数据显示，与bang-bang控制相比，CP-bang-bang控制器的平均绝对定位误差由2.00°降低至0.87°，停杆精度提升56.5%；平均调节时间由2.84 s缩短至2.62 s。[结论]在应用常规液压开关阀的前提下，通过分段补偿前馈方法可有效克服液压延时与系统非对称性，实现悬挂高度的快速精准调控，对丘陵智能化农机装备的性能优化具有重要意义。