电动拖拉机设计与控制

本书围绕电动拖拉机“三化”发展中的关键问题，以“理论-建模-优化”为主线，系统开展电动拖拉机设计与控制研究。主要内容包括电动拖拉机结构原理与设计方法、电动拖拉机数学建模与性能分析、电动拖拉机优化设计方法、电动拖拉机控制策略研究，以及建立满足农田作业工况特点的电动拖拉机仿真模型。研究方法和结论对研发电动拖拉机新产品具有重要的指导和借鉴意义。

本书主要读者对象为农业工程领域的研究人员及高校相关专业的师生、农业机械制造企业的工程师和技术人员，以及农业从业者和政府相关部门的工作人员。

刘孟楠，中共党员，工学博士，高级工程师。

从事农机新型动力系统与智能控制技术研究；担任国家重点研发计划项目首席；入选国家级高层次人才支持计划、第三届“强国青年科学家引领计划”；荣获第十八届中国青年科技奖特别奖；获评国务院国资委首批中央企业优秀青年科技人才，国机集团科技创新领军人才等荣誉称号；先后主持完成国家级、省部级科研专项12项；获省部级科技进步一等奖6项、二等奖5项，发表学术论文89篇，授权专利68 件，其中发明专利46件，出版专著1部。多项研发成果实现从0到1的创新性突破，为推进我国农业机械化、智能化建设，护航国家粮食安全做出了积极贡献。

前言

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电动拖拉机发展历程

1.2.1 早期阶段

1.2.2中期阶段

1.2.3当前阶段

1.3 电动拖拉机研究现状

1.3.1设计方法

1.3.2控制技术

1.3.3仿真及试验技术

1.4 主要研究内容

第2章 电动拖拉机结构原理及性能分析

2.1 电动拖拉机功能分析

2.2 电动拖拉机结构设计任务

2.2.1拖拉机性能要求分析

2.2.2能源系统结构设计任务

2.2.3驱动系统结构设计任务

2.2.4整机系统结构设计任务

2.3 电动拖拉机结构方案设计

2.3.1能源系统结构方案设计

2.3.2驱动系统结构方案设计

2.3.3整机系统结构方案设计

2.4 电动拖拉机数学建模

2.4.1 电动拖拉机键合图模型

2.4.2 电动拖拉机功率流模型

2.4.3 电动拖拉机动力学模型

2.4.4 电动拖拉机主要参数计算模型

2.5 电动拖拉机性能分析

2.5.1 电动拖拉机性能评价

2.5.2牵引性能分析

2.5.3经济性分析

2.5.4其他性能分析

2.6 电动拖拉机结构选型

2.7 本章小结

第3章 电动拖拉机优化设计方法

3.1 能源系统优化设计方法

3.1.1 能源系统载荷匹配

3.1.2 能源系统优化设计

3.2 驱动系统优化设计方法

3.2.1 驱动电机优化设计

3.2.2 传动系统优化设计

3.3 整机系统优化设计方法

3.3.1 牵引动力学分析

3.3.2整机系统优化设计

3.4 电动拖拉机整合优化方法

3.4.1 电动拖拉机整合优化流程

3.4.2 电动拖拉机整合优化算法·

3.5 优化设计实例

3.6 试验分析

3.6.1试验方案

3.6.2试验结果

3.6.3 性能对比分析

3.7 本章小结

第4章 电动拖拉机控制策略研究

4.1 能量管理策略

4.1.1 复合能源系统模式控制策略

4.1.2功率分配算法

4.1.3 S0C估值方法

4.2 驱动系统控制策略

4.2.1 驱动电机控制原理

4.2.2 驱动电机控制策略

4.2.3 变速器换档策略

4.3 整机系统控制策略

4.3.1工作装置调速控制策略

4.3.2整机控制策略

4.3.3 整机通信协议

4.4 本章小结

第5章 电动拖拉机控制方法硬件在环测试

5.1电动拖拉机仿真模型搭建

5.1.1 整机仿真模型

5.1.2随机载荷模块

5.1.3 机组仿真模型

5.2 电动拖拉机整机控制器设计

5.2.1 控制器硬件

5.2.2 控制器软件

5.3 电动拖拉机硬件在环平台开发

5.3.1硬件配置

5.3.2软件配置

5.4 硬件在环测试

5.4.1 犁耕机组测试结果

5.4.2 旋耕机组测试结果

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2创新点

6.3展望

附录

附录A 符号说明

附录B 电动拖拉机键合图模型元件代号

附录C 状态方程

参考文献