拖拉机作为一个必需的动力农具,在我国农业现代化发展的历程中发挥着十分关键的作用。目前,拖拉机的转向系统仍然以传统的全液压式与电控液压式二者转向系统为主,依然存在着机械转向费力、液压油渗漏现象与不方便进行安装维修和检测等问题。本文依据拖拉机自身的结构和行驶特点,同时又结合了汽车上现已有的电动助力转向系统,设计了一种适用于拖拉机的电动助力转向系统(以下简称拖拉机EPS系统)。使拖拉机的驾驶安全性、操纵稳定性和节能环保性都得到改善,不但提高了经济效益,又拓展了研发空间并降低了开发成本。同时,又为后续在拖拉机EPS系统上的研究与纯电动拖拉机的研发提供了基础。本文具体的研究内容如下:首先,针对拖拉机EPS系统进行了其总体结构的设计。以现有的中小型拖拉机为基础,分别对拖拉机EPS系统中的机械转向器、助力电机、减速机构以及传感器等主要零部件进行了分析、设计、选型与建模,并进行了合理的装配与整体机构的外壳结构设计,使所设计的整体具有一定的美观性与实用性。其次,对三种助力特性曲线进行了全面的分析,在设计、调整、使用的方面上考虑选取了直线型助力特性并确定了其相关参数,实现了其跟随性的转向助力。选择了适合于本系统的模糊PID控制策略,并围绕模糊PID控制器展开了相关设计,使拖拉机EPS系统既具有传统PID控制的精度,又具有模糊控制的时效性,优化了系统的控制效果。然后,针对拖拉机EPS系统进行了其控制器的设计。硬件电路以STM32F407VGT6作为主控芯片,完成了主控电路、助力电机驱动、传感器信号采集的设计;软件部分分别给出了系统主程序与A/D采集、数字滤波、模糊PID控制三者子程序的流程图。最后,完成了拖拉机EPS系统以及三种控制模式的建模仿真分析。以拖拉机EPS系统简化模型为基础,通过Matlab/Simulink分别建立了转向盘及上转向轴、助力电机及减速机构、下转向轴及机械转向器、控制器与拖拉机EPS系统的仿真模型,以此验证了所设计的拖拉机EPS系统的正确性。重点又设计了拖拉机的助力补偿、转向回正以及阻尼三种控制模式,并通过Simulink建模仿真分析进而验证了其设计的合理与有效性。