基于myRIO的电动拖拉机驱动控制器设计与室内试验.pdf

第31卷第18期
农业工程学报
Vol 31 No. 18
2015年9月
I'ransactions of the Chinese Socicty ol Agricultural Enginccring
Scp.2015
基于 MYRIO的电动拖拉机驱动控制器设计与室内试验
谢斌,张超,毛恩荣,陈燕呢
(中国农业大学工学院,北京100083
摘要:由于传统的内燃机拖拉机污染严重,噪音大,不适合工作在温室大棚等空间封闭狭窄的场合,开发小型电动拖
拉机的需求变得日益迫切。设计了一种小型电动拖拉机用的永磁直流无刷电动机控制器,该控制器以myRO为控制核心,
智能化程度高,满足电动拖拉机运输、作业时多种动力工況要求。控制器外围电路包括 MOSFETT(metl- oxide- semiconductor
field- effect transistor,金属-氧化物半导体场效应晶体管)功率放大、栅极驱动、电流保扩、低电压保护和温度保护等电
路。运用工 ABVIEW/TPGA图形化编程坏境,编写了ARM买时处器控制流程和rPGA(feld- programmable gate array,
现场可编程门阵列)IO驱动程序,软件由启动、驱动、欠压保护、过流保抑、过热保护等了WⅥ程序组成。通过样机试
验表明,电动拖拉机工作正常,空载付启动电流为120A,带载时启动电流为164A,驱动时序符合直流无刷电动机要求。
该设计方案解决了驱动控制器开发困难的问题,为电动拖拉机智能化的发展提供了参考。
关键词:农业杋械;拖拉机;控制系统;驱动控制器;驱动电路;保护电路
doi:10.1975jis.1002-6819.2015.18.009
中图分类号:S219.4
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2015)-18-0055
谢斌,张超,毛恩荣,陈燕呢,基于myRI0的电动拖拉机驱动控制器设计与室内试验[].农业工程学报,2015,
31(18):55-62.doi:10.11975iss.1002-6819.2015.18.009htp:/ ww. tcae.org
Xic Bin, Whang Chao, Mao Enrong, Chen Yanni. Motor controller design and indoor expcriment for clectric tractor based on
MYRIOJ]- Transactions ofthe Chinsc Socicty o! Agricultural Engincering(Transaclions of th CSAE), 2015, 31(18): 55-62
(inChinesewithInglishabstract)doi:10.11975/issn.1002-6819.2015.18.009http://www.tcsae.org
RM Cortex-A9处理器以及可自定义的FPGA( field
programmable gate array,现场可编程门阵列),不仅能
与传统的内燃机拖拉机相比,近期发展起来的设施达到高控制精度的要求,而且方便扩展和升级
园艺电动拖拉机更加适合作业在空间封闭狭窄的温室大
本文以myRO为控制核心,设计电动拖拉机驱动外
棚,小型拖拉机既能进行旋耕、犁地和短途运输,又能围硬件电路,在ARM实时处理器上.编写主流程框图,在
与多种机具配套使用,完成多样的园艺工作,如加拿FPGA终端上部署时序驱动程序,以期为电动拖拉机智能
大 Electic Tractor公司的 Electric Ox系列电动拖拉机除实化控制提供参考。
现割草功能外可直接挂接铲式犁、扫雪机等:日本井关
农机株式会社排出的适合园艺作业电动拖拉机最大功率
总体方案
约9.5kW,可进行旋耕和除草作业。电动拖拉机的能1.1电动拖拉机总体机械结构
量使用与传统车辆不同,要求驱动系统更加精确、效率
课题组所设计的拖拉机为纯电动拖拉机,采用后轮
更高?,故研究电动拖拉机驱动控制器有重要意义8?。驱动,其总体结构如图1所示。所设计的电动拖拉机主
随着拖拉机智能化水平的不断提高,对电控单元的要用于设施园艺作业,要求总体人寸小、结构紧湊、轴
开发提出了更严苛的要求。传统的控制器以微处理器为距较小、转弯半径小、轮距范围合理等
核心,其开发周期大,代码移植性困难,开放性不够,
很难提高控的精准性"1,。目前国际已经形成了较为
电联接 Electric connection
规范的控制器开发模式,其中快速原型的开发技术被广
机械联找 Mechanical connection
动
泛采用,如德国 DSPACE公司开发的实时仿真系时
德国EIAS公司提供了功能分析、系统建模、快速原型
动开知动力电洄
月标代码生成以及FCU测试一整套工具:美国 Mototron画-RC动器王利传以?变連箱?ro
公司生产的 Motohawk快速开发平台?:美NI公司生
产的 Compactrio和 myrio可重新配置的嵌入式測控系
倒车井关
桥
统。、 MYRIO具有运行实时作系统的完全可编程双核
制动器
驱动轮
收稿日期:2015-07-01修订日期:2015-08-21
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划课题(20l4BADO8B04)
图1电动拖拉机总体结构框图
作者简介:谢斌,教授,博士生导师,主要从事农业装备(拖拉机)智
Hig.l Overall structure of clectric Tractor
能化研究。北京中国农业大学工学院,100083。Email:xiebincau(a126.com