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随着我国农业现代化和机械化的不断发展,市场对高端大功率智能拖拉机需求越来越高。装备有液压机械无级变速器(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission,HMCVT)的拖拉机能够实现连续高效的大功率传递和宽范围的无级变速,是未来拖拉机发展的主要方向。开发新型高性能液压机械无级变速拖拉机,研究其不同作业环境下的工作模式和变速换段规律已经成为拖拉机技术开发研究的重要内容。本文以配备液压机械无级变速器的大马力轮式拖拉机为具体研究对象,针对无级变速拖拉机经济性和生产率变速规律只能以单一模式控制拖拉机作业这一局限性问题,通过分析液压机械无级变速器的传动特性、拖拉机生产率和经济性的影响因素,提出无级变速拖拉机牵引作业时生产率-经济性综合评价指标IEP和变速换段规律以及控制策略。根据综合评价指标可知IEP最大时能够实现拖拉机生产率-经济性综合最佳,IEP最大与发动机调速位置和变速器变速比有确定的解。利用Matlab软件对HMCVT变速比和发动机转速、转矩进行优化计算,确立了发动机最大功率对应的负载特性场中任一车速和牵引力下,拖拉机生产率-经济性综合最佳模式下变速比的确定解和对应的发动机转速、转矩。优化结果表明当拖拉机采用生产率-经济性综合最佳作业模式进行牵引作业时,变速器工作在效率较高位置,发动机工作在燃油消耗较低的转速。在拖拉机牵引作业的主要速度范围内,采用生产率-经济性综合最佳作业模式与传统的变速模式相比较拖拉机牵引功率提高了8.5%,比油耗降低了5%。为了验证制定的拖拉机生产率-经济性综合最佳变速换段规律的可行性,根据动力学原理并结合Matlab/Simulink软件建立了无级变速拖拉机传动系统仿真控制模型。采用神经网络PID控制拖拉机行驶车速,根据生产率-经济性综合最佳变速换段规律和控制策略进行仿真实验。仿真结果表明神经网络PID控制与常规PID控制相比较,神经网络PID控制能有效降低车速波动,加快车速响应,提高拖拉机的自适应能力和鲁棒性;实现了二元调节下多段HMCVT拖拉机生产率-经济性综合最佳变速换段控制,为多段液压机械无级变速拖拉机的自动变速控制研究提供了参考。利用d SPACE半实物仿真平台对变速器变速比进行实时在线仿真计算实验,掌握了d SPACE平台的操作使用方法,为多段液压机械无级变速拖拉机控制系统的开发研究提供了一种可靠的途径。