自动变速拖拉机传动系统节能控制关键技术及应用
成果类型:: 发明专利,实用新型专利,软件著作权
发布时间: 2023-11-15 11:46:01
本项目属于拖拉机领域,以LF2204动力换挡拖拉机和LW3204拖拉机为测试平台,研发拖拉机传动系统节能控制技术,提高产品智能化水平、经济性和舒适性。主要技术原理如下:
1基于多源感知的传动系统关键参数数据获取方法
将拖拉机整机上的速度传感器、扭矩传感器、温度传感器、压力传感器、角度传感器等的数据通过CAN总线汇聚到TCU控制器上,进行多渠道信息融合分析,精准定位拖拉机运行态势,从而能够更加精准的实现对被控对象的控制,提升拖拉机整机的控制精度。
对拖拉机实际作业速度和轮速进行微分并离散化,获得拖拉机的实际加速度和车轮加速度,并应用GPS、轮速传感器、实际加速度、车轮加速度对滑转率进行动态求解,获得实时滑转率。通过高频和低频两次卡尔曼滤波将系统载荷的白噪声和有色噪声滤除,获得真实的拖拉机随机载荷。用于拖拉机的实时控制。
2传动系统自动变速控制策略
以油门开度、车速和行驶阻力为控制参数,进行平稳的换段控制。首先推导出油门开度、行驶阻力与加速度之间的关系,以换段前后拖拉机的加速度相等为换段依据,运用解析的办法计算得到了不同油门开度,不同行驶阻力下的行驶速度,将该行驶速度作为相邻两段的换段点车速。并将其作为MAP表,写入TCU。这样选择的换段点,换段前后加速度一致,换段更平顺。
3拖拉机传动系统节能控制关键技术
拖拉机携带农机具作业时负荷率高,驱动轮易滑转。拖拉机负荷主要来自于所携带的农机具的牵引负载和拖拉机滚动负载,为降低驱动轮的滑转率,防止传动系过载,项目组通过分析拖拉机所有典型作业方法的载荷特点,提出了协同调节发动机油门、拖拉机速比和农具更深的智能控制方法,减少滑转率,提高拖拉机作业效率,降低无效油耗。起到节能减排的作用。
4传动系统多层次、人-机-地-环境多维度仿真测试与台架试验平台
建立了传感、执行、子系统控制器到整个动力系统多层次的仿真测试平台,实现了人-机-地-环境多维度仿真的测试。
自动变速拖拉机传动系统节能控制关键技术是为适应农机智能化技术发展和市场需求,通过技术升级改进和智能控制技术研究应用,自主创新开发的拖拉机产品。创新研究了“多源感知的传动系统关键参数数据获取方法”、“拖拉机传动系统自动变速控制策略”、“拖拉机传动系统节能控制关键技术”及“传动系统多维度仿真检测及台架试验平台”等关键技术难题。截止目前,已授权22件专利项,其中发明专利17件,实用新型专利5件;制定标准5项,软著5项,论文25篇。
《自动变速拖拉机传动系统节能控制关键技术与应用》项目注重对新技术及创新结构的保护工作及总结工作,申请多项专利,发表多篇论文;注重技术应用、推进行业技术发展,制定了相关企业标准;注重规范化研究,对项目程序及技术文件按照相关标准进行了标准化审查;注重技术先进性研究,对项目主要技术内容委托相关单位进行了科技查新;注重产品用户测试,对项目研制拖拉机产品进行大量实际作业测试,从用户自身角度对产品进行客观、全面的评鉴;注重技术研究、应用及产业化,基于项目技术成果应用开发的东方红-LF2204/LZ2604/LW3204等拖拉机及控制系统完成了电磁兼容试验、各项性能试验和整机田间试验,已实现了批量应用,市场反馈良好。
目前自动变速拖拉机传动系统节能控制技术的产品还不够全面,400马力以上拖拉机产品中尚未应用到自动变速控制技术。项目组今后将进一步完善自动变速控制策略的模块化,考虑逐步推广至400马力以上拖拉机各系列产品中;研究400马力以上机型中的自动变速技术可行性。
序号 姓名 性别 出生年月 技术职称 文化程度 工作单位 对成果创造性贡献
1 王建华 男 1982.09 高级工程师 硕士 洛阳拖拉机研究所有限公司 项目负责人,控制系统设计
2 席志强 男 1982.03 讲师 博士 河南科技大学 系统方案设计
3 邱辉鹏 男 1983.05 高级工程师 硕士 陕西法士特汽车传动集团有限责任公司 样机试制
4 郭富强 男 1985.05 高级工程师 硕士 洛阳拖拉机研究所有限公司 策略设计、测试
5 张明柱 男 1964.04 教授 博士 河南科技大学 系统方案设计、策略设计
6 邢鹏飞 男 1976.02 高级工程师 学士 洛阳拖拉机研究所有限公司 项目管理
本项目完成研发后,第一拖拉机股份公司大拖公司依据本项目技术开发的LX、LN、LF及LW系列拖拉机产品已批量或小批量上市,从2020年1月至2022年12月止,已累计销售2535台,实现销售收入65015.07万元。随着市场需求量增加,未来预计每年最终销量约1000台以上,已给公司带来非常可观的经济效益。
第一拖拉机股份公司中小拖公司依据本项目技术开发的MF、ME系列拖拉机产品已批量上市,从2020年1月至2022年12月止,已累计销售14574台,实现销售收入79284.12万元。随着市场需求量增加,未来预计每年最终销量约5000台以上,已给公司带来非常可观的经济效益。
陕西法士特汽车传动集团有限责任公司将该项目的部分技术应用在AT变速箱总成系列产品中,2020年至2022年累计销售6112台(套)AT变速箱,新增销售收入102790.92万元,新增利润8948.92万元,新增税收1342.34万元。
洛阳映山红拖拉机有限公司依据本项目技术改造的的新东方系列1504、1304及1104系列拖拉机产品已批量上市,从2020年1月至2022年12月止,已累计销售362台,实现销售收入4133.81万元。
总计已新增销售收入251223.92万元,给应用公司创造了可观的经济收益。
计算依据为:新增相关产品利润=新增相关产品销售额-相关产品成本-相关产品税金-相关产品费用。所列经济效益根据公司财务部门核算得出。
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