技术领域
[0001] 本
发明涉及电动拖拉机性能测试技术领域，具体而言，尤其涉及一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台。
背景技术
[0002] 拖拉机作为农业生产过程中应用最广泛的农机装备之一，近年来对其驱动形式的相关研究逐渐成为热点。电动拖拉机以驱动
电机取代
内燃机作为动
力源，具有更高的驱动效率，更灵活的控制方法和更准确的控制
精度。电动拖拉机的牵引系统功能复杂，实时性、控制精度、动静态特性要求高，系统耦合关系复杂，非线性度高，实际运行环境构建复杂、
费用高。因此电动拖拉机的牵引系统验证难度大。为了在实验室中验证电动拖拉机牵引系统的有效性，就需要搭建半实物仿真平台。该平台主要包括dSPACE仿真计算机、
硬件接口电路、仿真管理与模型建立计算机等几部分。目前，国内外的
专利文献中尚未见到电动拖拉机整车半实物仿真测试平台的相关文献。
发明内容
[0003] 根据上述提出电动拖拉机运行环境构建复杂、费用高、系统验证难度大，等技术问题，为了满足在实验室验证电动拖拉机的牵引控制系统的要求，而提供一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台。本发明主要采用硬件在环实时仿真技术，即将电动拖拉机电传动控制系统与在计算机上实现的电动拖拉机模型连接，进行仿真实验。
[0004] 本发明采用的技术手段如下：
[0005] 一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台，包括：电动拖拉机电传动控制系统、
信号调理系统、仿真系统；所述电动拖拉机电传动控制系统将
控制信号及脉冲信号通过信号调理系统传给仿真系统，仿真系统中电动拖拉机模型运行，产生的控制反馈信号、速度信号以及
电流电压信号通过信号调理系统传送给电动拖拉机电传动控制系统形成闭环控制系统。
[0006] 进一步地，所述电动拖拉机电传动控制系统与在计算机上建立的电动拖拉机模型连接，所述的电动拖拉机模型包括
电动机模型、发电机模型、柴油机模型以及柴油机
控制器模型。
[0007] 进一步地，所述电动拖拉机电传动控制系统包括电动机控制器、发电机控制器、ARM处理器、DC/DC模
块以及
油门踏板。
[0008] 进一步地，所述仿真系统采用数字建模技术模拟构造出完整的虚拟整车环境，所述信号调理系统用来转换电动拖拉机电传动控制系统和仿真系统之间的传输信号。
[0009] 本发明还提供了一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台的试验方法，包括：
[0010] S1、所述仿真系统采用Matlab建立电动拖拉机模型，电动拖拉机模型包括电动机模型、发电机模型、柴油机模型以及柴油机控制器模型；
[0011] S2、将上述模型下载到dSPACE仿真机中，通过信号调理系统接收和
输出信号；
[0012] S3、将所述电动拖拉机电传动控制系统与上述控
制模型连接，进行仿真实验。
[0013] 进一步地，所述的仿真实验包括电动拖拉机的启动过程和运行过程；
[0014] 所述启动过程具体为：启动柴油机，当柴油机转速达到800rmp时，ARM处理器发出启动DC/DC模块指令，ARM处理器向
发动机控制器发出打火指令，发动机控制器产生控制作用输出直流
母线电压Udc，当Udc≥180V时，ARM处理器向发动机控制器发送启动四象限指令；当Udc≥220V时，DC/DC模块不再对发动机传输信号，仅由发动机控制器直接控制
直流母线电压。
[0015] 所述运行过程具体为：当踩下所述油门踏板时，ARM处理器会采集油门踏板级位信息，并通过
模数转换电路，转换为相应的速度指令，发送给电动机控制器，电动机控制器根据速度给定以及电动机的实际速度，产生控制作用，使电动机的实际转速达到给定转速。
[0016] 进一步地，在所述电动拖拉机的运行过程中，电动机、发动机以及柴油机的关系具体为：
[0017] 电动机在运行过程中输出力矩，根据力矩计算出电机所需的功率，即柴油机的给定功率；ARM处理器根据柴油机的参数，拟合功率和转速的曲线并存储在ARM处理器中，当ARM处理器接收到给定功率后，根据查表法，找到给定功率对应的柴油机转速，并把给定柴油机转速发送给柴油机控制器，柴油机控制器根据转速给定计算出当前的喷油量，并对柴油机产生控制作用输出柴油机转速，柴油机和发电机同轴连接，带动发电机转动产生三相交流电，同时，柴油机控制器会检测到柴油机的实际转速，并反馈给ARM处理器，ARM处理器根据柴油机速度给定和实际转速，缓慢调整柴油机速度给定，保证柴油机能够稳定的运行。
[0018] 较
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0019] 本发明提供的电动拖拉机整车半实物仿真测试平台，主要采用硬件在环实时仿真技术，即将电动拖拉机电传动控制系统与在计算机上建立的电动拖拉机模型连接，进行仿真实验，可以真实地反应电动拖拉机电传动控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素等。
[0020] 基于上述理由本发明可在电动拖拉机性能测试等领域广泛推广。
附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1为本发明电动拖拉机整车半实物仿真测试平台结构示意图。
[0023] 图2为本发明测试平台的电动拖拉机电传动控制系统结构示意图。
[0024] 图3为本发明电动拖拉机整车半实物仿真测试平台信号流向图。
具体实施方式
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本
说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0029] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、
水平”和“顶、底”等所指示的方位或
位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0030] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被
定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0031] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行
声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0032] 如图1所示，本发明提供了一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台，包括：电动拖拉机电传动控制系统、信号调理系统、仿真系统；电动拖拉机电传动控制系统将控制信号及脉冲信号通过信号调理系统传给仿真系统，仿真系统中电动拖拉机模型运行，产生的控制反馈信号、速度信号以及电流电压信号通过信号调理系统传送给电动拖拉机电传动控制系统形成闭环控制系统。具体实施时，仿真系统采用数字建模技术模拟构造出完整的虚拟整车环境，信号调理系统用来转换电动拖拉机电传动控制系统和仿真系统之间的传输信号。
[0033] 具体实施时，如图2所示，该平台采用硬件在环实时仿真技术，将电动拖拉机电传动控制系统与在计算机上实现的电动拖拉机模型连接，进行仿真实验，其中，被测系统为电动拖拉机电传动控制系统，其为真实的控制器，包括电动机控制器、发电机控制器、ARM处理器、DC/DC模块以及油门踏板。被控对象为电动拖拉机模型，包括电动机模型、发电机模型、柴油机模型以及柴油机控制器模型。
[0034] 本发明还提供了一种电动拖拉机整车半实物仿真测试平台的试验方法，包括：
[0035] S1、所述仿真系统采用Matlab建立电动拖拉机模型，电动拖拉机模型包括电动机模型、发电机模型、柴油机模型以及柴油机控制器模型；
[0036] S2、将上述模型下载到dSPACE仿真机中，通过信号调理系统接收和输出信号；
[0037] S3、将所述电动拖拉机电传动控制系统与上述控制模型连接，进行仿真实验。具体实施时，仿真实验包括电动拖拉机的启动过程和运行过程；具体的信号流向如图3所示：
[0038] 启动过程：启动柴油机，当柴油机转速达到800rmp时，ARM处理器发出启动DC/DC模块指令(ARM通过硬线向DC/DC模块发出高电平)，ARM处理器向发动机控制器发出打火指令，发动机控制器产生控制作用输出直流母线电压Udc，当Udc≥180V时，ARM处理器向发动机控制器发送启动四象限指令；当Udc≥220V时，DC/DC模块不再对发动机传输信号，仅由发动机控制器直接控制直流母线电压。
[0039] 运行过程：当踩下所述油门踏板时，ARM处理器会采集油门踏板级位信息，并通过模数转换电路，转换为相应的速度指令，发送给电动机控制器，电动机控制器根据速度给定以及电动机的实际速度，产生控制作用，使电动机的实际转速达到给定转速。
[0040] 在电动拖拉机的运行过程中，电动机、发动机以及柴油机的关系具体为：
[0041] 电动机在运行过程中输出力矩，根据力矩计算出电机所需的功率，即柴油机的给定功率；ARM处理器根据柴油机的参数，拟合功率和转速的曲线并存储在ARM处理器中，当ARM处理器接收到给定功率后，根据查表法，找到给定功率对应的柴油机转速，并把给定柴油机转速发送给柴油机控制器，柴油机控制器根据转速给定计算出当前的喷油量，并对柴油机产生控制作用输出柴油机转速，柴油机和发电机同轴连接，带动发电机转动产生三相交流电，同时，柴油机控制器会检测到柴油机的实际转速，并反馈给ARM处理器，ARM处理器根据柴油机速度给定和实际转速，缓慢调整柴油机速度给定，保证柴油机能够稳定的运行。
[0042] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
