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我国作为人口持续增长的农业大国,农业技术发展仍处在较低水平,提高农业现代化程度对于促进国家发展、维护社会稳定已是迫在眉睫。将以拖拉机电液提升系统为代表的农业机械与机电液一体化技术、智能控制技术、计算机技术、智能监控与运维技术等相结合,开发并推广自动化、智能化的农机作业是我国农业发展的必然趋势。为了提高拖拉机的耕作效率、优化耕作效果并确保工作可靠性,本文针对其核心系统——电液提升系统进行软硬件设计,建立系统数学模型,分析提升机构和液压系统的动力学特性,研究使耕深和牵引力均保持理想状态的提升控制策略,搭建电液提升系统半实物仿真平台,提出针对电液提升油缸泄漏故障的诊断方法,从而得到智能化、高效率、可靠性强的拖拉机电液提升系统方案。本文主要内容如下:(1)设计拖拉机电液提升系统整体及关键子部件。提出系统功能和结构方案,基于动力学分析对液压子系统及元件进行设计选型,进一步设计了控制电路和用户面板。相比于传统提升装置,所设计的系统能够降低驾驶员的劳动强度,便于准确、高效地完成犁耕作业,并提高了可靠性和安全性。(2)提出电液提升系统的控制策略。比较了拖拉机电液提升系统四种经典控制模式后,指出力位综合控制相较于其他控制方案的优势并提出等效耕深和力位综合度的概念,建立控制系统模型并推导传递函数。在此基础上,提出针对电液提升系统的力位综合PID控制、模糊控制和模糊PID控制算法。(3)提出基于子空间辨识的电液提升液压执行机构泄漏诊断方法。在系统设计及控制策略研究所建立电液提升数学模型的基础上,选取液压缸活塞杆外力负载作为输入信号,两腔压力、活塞杆位移与速度作为状态变量,建立系统状态空间模型;应用子空间辨识运算得到系统矩阵相关元素的估计值,并由此判断泄漏故障的存在、类型与严重程度。利用MATLAB-Simulink搭建油缸泄漏系统仿真模型对该诊断方法进行了数值仿真验证,结果表明该方法有效并且具有较高的准确性。(4)实现并验证电液提升系统及力位综合控制策略。建立电液提升系统Simulink软件模型,并搭建兼具高效率、低成本、强可靠性的基于xPC目标的电液提升半实物仿真平台,对所设计的系统和控制策略进行验证,结果表明设计的系统和提出的控制策略能够达到预定控制目标。