摘要：利用車輛經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性軟件CRUISE，根據(jù)FJ1004智能無(wú)人駕駛拖拉機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)搭建了整車模型，通過柴油機(jī)的特性曲線分析匹配動(dòng)力特性，依據(jù)工況特征加載拖掛特性，模擬機(jī)具消耗。通過工況仿真分析了拖拉機(jī)整車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，最高車速誤差為-0.76%；犁耕油耗和旋耕油耗誤差分別為-1.2%和-1.3%。最后通過分析柴油AMT拖拉機(jī)工作特性，結(jié)合MIGA算法對(duì)換擋策略進(jìn)行優(yōu)化，確定最優(yōu)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性的換擋規(guī)律，在田間轉(zhuǎn)移工況下油耗優(yōu)化9.21%；在保證需求動(dòng)力性的輕負(fù)載作業(yè)工況下油耗優(yōu)化1.28%。為后續(xù)自適應(yīng)工況換擋策略提供參考與優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)動(dòng)力匹配；作業(yè)工況；換擋優(yōu)化；遺傳算法

中圖分類號(hào)：S232.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-4348（2023）01-0055-08

Working condition matching and gear shift optimization of

intelligent agricultural machinery power system

CHENG Shuaiming， ZHONG Yong， WANG Yong

（Fujian Key Laboratory of Automotive Electronics and Electric Drive， Fuzhou 350118， China）

Abstract： The vehicle economy and power software CRUISE was used to build a vehicle model according to the power transmission system of FJ1004 intelligent unmanned tractor. The dynamic characteristics were analyzed and matched by the characteristic curve of the diesel engine， and the trailer characteristics were loaded according to the working condition characteristics to simulate the tool consumption. The dynamics and economy of the tractor were analyzed through the simulation of working conditions， and the maximum speed error was -0.76% compared with the experimental data. The fuel consumption errors of ploughing and rotary tillage were -1.2% and -1.3%， respectively. Finally， by analyzing the working characteristics of diesel AMT tractor， combined with MIGA algorithm， the shifting strategy was optimized， and the shifting law of optimal power and fuel economy was determined， and the fuel consumption was optimized by 9.21% under field transfer conditions. The fuel consumption is optimized by 1.28% under light load working conditions that ensure demand dynamics. This research provides model reference and optimization direction for subsequent adaptive working condition shifting strategies.

Keywords： tractor power matching; working condition; gear shift optimization; genetic algorithm

收稿日期：2022-11-15

基金項(xiàng)目：中央引導(dǎo)地方發(fā)展專項(xiàng)（2020L3014）

第一作者簡(jiǎn)介：程帥銘（1997—），男，江西萍鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)機(jī)智能控制。

農(nóng)用拖拉機(jī)作業(yè)性能的優(yōu)劣很大程度上取決于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)以及整車控制策略，近年來(lái)學(xué)者對(duì)于農(nóng)用拖拉機(jī)做了很多的研究^[1]。但大多數(shù)是基于單一部件或者著重于農(nóng)機(jī)具控制，如孫冬野等^[2]研究建立了拖拉機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)升降擋的控制進(jìn)行了優(yōu)化，提高了重負(fù)荷作業(yè)下?lián)Q擋的舒適度。張建友等^[3～4]建立了拖拉機(jī)的整車傳動(dòng)系統(tǒng)匹配模型，考慮犁耕工況下的工作阻力，僅對(duì)變速箱速比進(jìn)行了優(yōu)化。由于農(nóng)田作業(yè)的特殊性，陳坤等^[5]匹配了拖拉機(jī)不同工況下的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，但未對(duì)整車控制進(jìn)行優(yōu)化。以上研究缺少在不同作業(yè)工況下，基于整車動(dòng)力系統(tǒng)模型對(duì)換擋策略的控制。

本研究基于Cruise與Isight聯(lián)合仿真，以FJ1004無(wú)人駕駛拖拉機(jī)作為研究對(duì)象，通過分析不同作業(yè)工況特性建立了整車動(dòng)力系統(tǒng)模型，進(jìn)而對(duì)拖拉機(jī)AMT換擋規(guī)律優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)研究。

1 拖拉機(jī)整車動(dòng)力傳動(dòng)模型的建立

1.1 拖拉機(jī)整車技術(shù)規(guī)格參數(shù)

研究對(duì)象為FJ1004柴油四驅(qū)輪式無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，通過搭載疆馭農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成無(wú)人駕駛作業(yè)。整車搭載玉柴YC4DK110發(fā)動(dòng)機(jī)，采用6擋AMT變速箱，同時(shí)搭配有高低速擋選擋變速箱。Cruise作為車輛分析動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的通用仿真軟件，基于拖拉機(jī)整車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)在軟件中搭建每個(gè)部件的模塊，整車基本技術(shù)規(guī)格如表1所示。

1.2 柴油機(jī)特性分析與匹配

圖1為合作廠家提供數(shù)據(jù)擬合后的柴油機(jī)外特性曲線圖，從曲線分析可得，功率P隨著轉(zhuǎn)速的上升先是保持上升，到額定轉(zhuǎn)速附近接近平穩(wěn)；轉(zhuǎn)矩與比油耗在不同轉(zhuǎn)速下都比較平緩，田間工作過程中負(fù)載變化比較頻繁，柴油機(jī)特點(diǎn)適配于拖拉機(jī)工作條件^[6]，將發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性與萬(wàn)有特性曲線MAP圖導(dǎo)入CRUISE發(fā)動(dòng)機(jī)模塊中，為后續(xù)整車匹配分析提供基礎(chǔ)。

2 拖拉機(jī)作業(yè)工況分析與建模

2.1 拖拉機(jī)拖掛農(nóng)機(jī)運(yùn)輸阻力分析

拖拉機(jī)在運(yùn)輸作業(yè)工況下，可根據(jù)路面狀況選擇高低速擋進(jìn)行運(yùn)輸，此時(shí)拖掛農(nóng)具進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)，并未入土，可將拖掛農(nóng)具視為車輛質(zhì)量的一部分，此工況下農(nóng)具運(yùn)輸阻力如式（1）：

F_G=（m₁+m₂）·g·（f·cosθ+sinθ） """（1）

式中：F_G為拖掛機(jī)具的行駛阻力，N；m₁為拖拉機(jī)質(zhì)量，kg；m₂為拖掛機(jī)具重量，kg；g為重力加速度，m/s²；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；θ為坡度角，（°）。

2.2 犁耕作業(yè)工況的負(fù)載阻力分析

犁耕作為農(nóng)用拖拉機(jī)具有代表性的作業(yè)方式，可表征拖拉機(jī)在田間作業(yè)過程的工作特性。拖拉機(jī)犁耕作業(yè)速度在5～10 km/h，拖拉機(jī)拖掛農(nóng)機(jī)具進(jìn)行耕地工作。由于機(jī)具入土將產(chǎn)生牽引阻力，根據(jù)農(nóng)機(jī)具種類與規(guī)格，土壤類型的不同按式（2）進(jìn)行具體分析：

F_T=k_nB_n=0.1·k·Z·b_n·h """（2）

式中：F_T為拖拉機(jī)犁耕阻力，N；k_n為機(jī)具單位幅寬的阻力，N/m;B_n為機(jī)具工作幅寬，m；k為土壤比阻，kPa；Z為犁鏵數(shù)，個(gè)；b_n為犁體耕作幅寬，cm；h為耕深，cm。

2.3 旋耕作業(yè)工況的負(fù)載阻力分析

旋耕作業(yè)工況下，拖拉機(jī)在拖掛了農(nóng)機(jī)具同時(shí)需通過PTO（動(dòng)力輸出）經(jīng)過萬(wàn)向節(jié)傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩帶動(dòng)機(jī)具入土旋轉(zhuǎn)。拖拉機(jī)旋耕作業(yè)所受的入土阻力為：

F_P=10k_λ·k_j·B_n·h """（3）

式中：F_P為旋耕阻力，N；k_λ為土壤的旋耕比阻修正系數(shù)；k_j旋耕比阻常數(shù)項(xiàng)，取常數(shù)值為110，kPa；B_n為耕幅，m；h為耕深，cm。

PTO軸旋轉(zhuǎn)所消耗功率根據(jù)當(dāng)前PTO的轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，如式（4）所示：

P_out=n_p·T_p """（4）

式中：n_P為PTO轉(zhuǎn)速， r/min；T_P為PTO轉(zhuǎn)矩，N·m。

2.4 作業(yè)工況加載

在CRUISE中沒有拖掛機(jī)具的模塊，建立牽引子系統(tǒng)模塊來(lái)仿真模擬運(yùn)輸阻力F_G，通過內(nèi)置的Mechanical Consumer模塊中的扭矩消耗模式模擬機(jī)具入土的負(fù)載阻力F_T與F_P，上述模塊中的功率消耗模式模擬PTO軸的功率消耗P_out。Cruise中搭建的拖拉機(jī)作業(yè)工況模型如圖2所示。

1）田間運(yùn)輸工況加載：此工況僅激活牽引子系統(tǒng)模塊，農(nóng)具作為拖掛質(zhì)量負(fù)載m₂添加。

2）犁耕作業(yè)工況加載：激活牽引子系統(tǒng)模塊；通過圖2中的機(jī)具土壤阻力負(fù)載模塊加載犁耕作業(yè)負(fù)載阻力F_T消耗的扭矩。根據(jù)式（2）加載不同犁具、不同耕深的作業(yè)負(fù)載阻力。

3）旋耕作業(yè)工況加載：激活牽引子系統(tǒng)模塊；通過圖2中的機(jī)具土壤阻力負(fù)載模塊加載旋耕作業(yè)負(fù)載阻力F_P消耗的扭矩。依據(jù)旋耕機(jī)種類與旋耕耕深由式（3）加載旋耕作業(yè)負(fù)載阻力。由于旋耕作業(yè)的特殊性，通過圖2中的PTO模塊加載動(dòng)力輸出軸工作消耗的功率P_out。

2.5 經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性仿真

根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)所可提供的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行仿真工況的匹配，試驗(yàn)項(xiàng)目如表2所示，根據(jù)表3與式（1）計(jì)算牽引運(yùn)輸阻力F_G值；由表4與式（2）計(jì)算機(jī)具入土的負(fù)載阻力F_T與F_P分別為10 125 N和19 359 N；由雙法蘭扭矩傳感器和PTO軸轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)試值計(jì)算PTO負(fù)載功率。

在經(jīng)濟(jì)性仿真中，犁耕作業(yè)工況加載拖掛子系統(tǒng)，設(shè)置犁耕農(nóng)具入土阻力F_T，犁耕平均作業(yè)速度為6 km/h。通過Cycle Run文件夾的任務(wù)計(jì)算等速作業(yè)工況下的燃油消耗量，犁耕作業(yè)燃油消耗曲線如圖3所示。由仿真結(jié)果可知，在6 km/h的犁耕作業(yè)下使用低速5擋的油耗為16.39 kg/h。

在旋耕作業(yè)工況下同時(shí)加載拖掛子系統(tǒng)，旋耕農(nóng)具入土阻力F_P ，PTO扭矩消耗模塊，旋耕作業(yè)燃油消耗曲線如圖3所示。由仿真結(jié)果可知，在5 km/h的旋耕作業(yè)下，使用低速6擋的油耗為17.60 kg/h。

拖拉機(jī)整車動(dòng)力性仿真中，采用靜態(tài)模式，車輛處于空載道路行駛狀態(tài)，拖拉機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速時(shí)，獲得每個(gè)擋位所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速。在Cruise中通過穩(wěn)態(tài)行駛工況（Constant Drive）中的Maximum Velocity任務(wù)計(jì)算車輛每個(gè)擋位的最高車速，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

3 田間試驗(yàn)與分析

3.1 田間作業(yè)試驗(yàn)

試驗(yàn)在某農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站試驗(yàn)產(chǎn)地進(jìn)行。田間作業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)土壤為沙壤土、沙瓤土等，配套機(jī)具為液壓翻轉(zhuǎn)犁、旋耕機(jī)等，作業(yè)質(zhì)量符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝的要求，且負(fù)荷系數(shù)符合試驗(yàn)的要求，場(chǎng)地室溫27.4 ℃，氣壓102.1 kPa。試驗(yàn)依據(jù)GB/T 3781—2006《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī) 試驗(yàn)規(guī)程》、GB/T 15370.2—2012《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī) 通用技術(shù)條件 第2部分：50 kW～130 kW輪式拖拉機(jī)》、GB/T 24648.1—2009 《拖拉機(jī)可靠性考核》進(jìn)行拖拉機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)車速與仿真車速的對(duì)比如圖4所示，設(shè)定狀況下的犁耕與旋耕的油耗值如表4所示。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)耗油率與平均作業(yè)負(fù)荷系數(shù)的比值求出全負(fù)荷系數(shù)下犁耕試驗(yàn)油耗數(shù)據(jù)為16.59 kg/h，旋耕試驗(yàn)油耗數(shù)據(jù)為17.84 kg/h。仿真與試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表5，由表5可知，建立的拖拉機(jī)整車模型與實(shí)際結(jié)果偏差在允許范圍之內(nèi)，驗(yàn)證了模型的有效性，其中作業(yè)阻力與PTO負(fù)載消耗模塊可正確反映作業(yè)過程中機(jī)具的功率消耗方向，可基于此仿真對(duì)拖拉機(jī)田間作業(yè)的控制策略進(jìn)行開發(fā)。

4 AMT換擋規(guī)律的優(yōu)化

在目前的研究中，以換擋參數(shù)的數(shù)量區(qū)分單參數(shù)、雙參數(shù)和多參數(shù)換擋規(guī)律等。單參數(shù)換擋過程中，變速器僅根據(jù)車速進(jìn)行換擋，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，駕駛員在行駛過程中無(wú)法利用油門踏板對(duì)換擋策略進(jìn)行干預(yù)。在實(shí)際應(yīng)用中可適用的行駛工況單一，無(wú)法滿足拖拉機(jī)復(fù)雜工況的需求，雙參數(shù)換擋規(guī)律在現(xiàn)有車輛上應(yīng)用最為廣泛，通常以車速和加速踏板油門開度作為控制參數(shù)，可滿足駕駛員對(duì)車輛操控性能的要求，同時(shí)穩(wěn)定可靠，易于實(shí)現(xiàn)，在其他研究^[7～10]中，多參數(shù)換擋規(guī)律是在雙參數(shù)換擋規(guī)律的基礎(chǔ)上添加加速度參數(shù)、油門開度變化率等體現(xiàn)駕駛意圖的控制參數(shù)，對(duì)于田間作業(yè)工況復(fù)雜的拖拉機(jī)，容易在作業(yè)過程中出現(xiàn)動(dòng)力不足或頻繁換擋的情況，綜合考慮本文選擇不同負(fù)載工況下的油門開度、車速作為雙參數(shù)換擋規(guī)律的控制參數(shù)。

4.1 多島遺傳算法優(yōu)化

在AMT換擋優(yōu)化中本文采用多島遺傳算法（MIGA）。遺傳算法是以全局最優(yōu)為目標(biāo)的優(yōu)化算法，區(qū)別于傳統(tǒng)遺傳算法的主要特點(diǎn)是，每個(gè)個(gè)體種群被劃分為若干個(gè)稱為“島嶼”的亞種群。所有傳統(tǒng)的遺傳操作都是在每個(gè)亞群上單獨(dú)進(jìn)行的。假設(shè)個(gè)體可在島之間遷徙，具有遷徙能力的為精英個(gè)體，保持優(yōu)化參數(shù)解的多樣性，提高了種群整體的交叉與變異概率，使得算法可以跳出局部最優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到全局最優(yōu)的效果。具體操作方法是從每個(gè)島嶼中選擇一些個(gè)體并定期遷移到不同的島嶼。此操作稱為“遷徙”。遷徙過程由兩個(gè)參數(shù)控制：遷徙間隔是每次遷徙之間的世代數(shù)，遷徙率是遷徙時(shí)從每個(gè)島嶼遷徙的個(gè)體的百分比。多島遺傳算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，其中設(shè)置種群數(shù)為10，島數(shù)為10，遺傳代數(shù)為10，迭代次數(shù)為1 000次。遺傳算法過程如圖4所示。

通過Cruise-Isight聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)AMT換擋規(guī)律的優(yōu)化，首先確定拖拉機(jī)所處的負(fù)載工況，同時(shí)仿真預(yù)設(shè)滑轉(zhuǎn)率不會(huì)有大幅度突變，選擇換擋規(guī)律曲線中的升擋車速、降擋車速、以及油門開度作為優(yōu)化變量的輸入?yún)?shù)，建立分析拖拉機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的循環(huán)工況仿真任務(wù)，改變變速器控制模塊的輸入變量，將仿真任務(wù)結(jié)果中的百公里油耗作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4.2 田間轉(zhuǎn)移工況下的換擋規(guī)律優(yōu)化

當(dāng)農(nóng)機(jī)僅用于運(yùn)輸和駕駛，拖拉機(jī)并未拖掛機(jī)具入土，PTO模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)將拖拉機(jī)工況定義為田間轉(zhuǎn)移及道路運(yùn)輸工況，在仿真任務(wù)中，關(guān)閉機(jī)具入土牽引拖掛模塊以及PTO負(fù)載模塊，模擬道路行駛循環(huán)工況，此時(shí)優(yōu)化目標(biāo)為行駛過程盡可能減少燃油的消耗 ，達(dá)到提高車輛經(jīng)濟(jì)性的目的。在Cruise中可根據(jù)選擇高速擋（6-12擋）的升、降擋車速以及油門開度作為優(yōu)化輸入變量；以循環(huán)工況中燃油經(jīng)濟(jì)性作為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)為了避免跳擋，頻繁換擋，換擋曲線沖突的情況，設(shè)置高擋的降擋車速必須高于高擋的最小車速；同一擋位下隨著油門開度的增加，升、降擋車速保持不變或者加大，保證換擋的平順性。整個(gè)聯(lián)合仿真流程如圖6所示。

整體優(yōu)化任務(wù)結(jié)構(gòu)為調(diào)用Cruise中的仿真任務(wù)，通過Isight使用MIGA優(yōu)化算法產(chǎn)生新值并再次導(dǎo)入工況任務(wù)中，對(duì)比優(yōu)化前后的目標(biāo)函數(shù)值，獲取全局最優(yōu)的參數(shù)數(shù)值繼而得到經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律參數(shù)。優(yōu)化過程中的變量為每個(gè)擋位下不同開度的升檔車速v_up、換擋車速v_down以及對(duì)應(yīng)油門開度區(qū)間θ_T：

X=[v_up，v_down，θ_T] """（5）

經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)（百公里油耗）數(shù)學(xué)模型為：

式中：γ為燃油的重度，N/L；η_T為傳動(dòng)效率；G_S為拖拉機(jī)與機(jī)具的重量，N；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；C_D為空氣阻力系數(shù)；A為車輛迎風(fēng)面積，m²；v_α為車速，km/h；i為坡度，°；x¨為汽車加速度，m/s²;δ為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。

由于換擋過程中需保證正常行駛的動(dòng)力性能，避免跳檔問題設(shè)置換擋規(guī)則條件，小油門開度下的換擋速度大于大油門開度下的換擋速度，兩擋位之間的升擋速度大于降檔速度，油門開度區(qū)間分為10個(gè)。

v_θn≤v_θn+1；v_upgt;v_down；θ_Tn=[10（n-1），10n];n∈[1，10] """（7）

聯(lián)合仿真生成的優(yōu)化前后換擋曲線如圖7和圖8所示，將換擋參數(shù)設(shè)置量導(dǎo)入Cruise中的變速器控制模塊，在田間轉(zhuǎn)場(chǎng)循環(huán)工況下，拖拉機(jī)優(yōu)化前后的百公里油耗如表7所示。

4.3 輕負(fù)載作業(yè)工況下的換擋規(guī)律優(yōu)化

拖拉機(jī)在穩(wěn)定的作業(yè)如播種、中耕施肥等工況中，入土深度淺（0～20 cm），滑移率與滑轉(zhuǎn)率較小且較為穩(wěn)定，負(fù)載消耗低（0～70 kW），定義為輕負(fù)載工況。在Cruise仿真任務(wù)中建立輕負(fù)載作業(yè)循環(huán)工況，激活牽引拖掛子系統(tǒng)同時(shí)設(shè)置PTO負(fù)載消耗功率為30 kW。拖拉機(jī)在輕負(fù)載情況下，阻力相對(duì)小，對(duì)速度有一定要求，在保證作業(yè)效果下盡量提高速度，減少燃油消耗。此時(shí)優(yōu)化變量同樣以變速器控制模塊（1～6擋）的升、降擋曲線的升擋、降擋車速以及油門開度作為優(yōu)化變量，基于作業(yè)動(dòng)力需求設(shè)置整車動(dòng)力性能指標(biāo)作為優(yōu)化的約束條件；具體性能指標(biāo)為全負(fù)載加速至6擋最大車速（10.36 km/h）的時(shí)間。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為作業(yè)工況下的百公里油耗。在保證足夠的動(dòng)力性能下得到燃油消耗低的綜合性換擋規(guī)律。優(yōu)化變量和目標(biāo)函數(shù)與上述4.2節(jié)中相同，須添加優(yōu)化的約束條件為：

式中：F_t是對(duì)應(yīng)擋位的最大驅(qū)動(dòng)力，N；δ_n是對(duì)應(yīng)擋位的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m²；V_n為每檔的升檔速度，V₀=0，V₆=10.36 km/h；t₀=6 s。

在作業(yè)工況下的優(yōu)化前后換擋曲線如圖8和圖9所示，采用綜合性換擋規(guī)律前后的燃油消耗如表7所示。

從表7可以看到，在田間轉(zhuǎn)場(chǎng)工況中，可通過雙參數(shù)換擋規(guī)律將整個(gè)行駛過程中的能源消耗降低，同時(shí)在作業(yè)工況中，通過設(shè)置邊界條件的方法，完成了在動(dòng)力性能充足前提下對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的提高，同時(shí)由Cruise中GSP工具箱生成的換擋規(guī)律可輸出到TCU中用于車輛的標(biāo)定。

5 結(jié)論

1）基于FJ1004農(nóng)用拖拉機(jī)整車技術(shù)規(guī)格指標(biāo)和柴油機(jī)特性曲線在通用動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性分析軟件Cruise中建立了動(dòng)力系統(tǒng)模型，建立經(jīng)濟(jì)性分析指標(biāo)，通過加載拖掛機(jī)具牽引阻力子系統(tǒng)和PTO負(fù)荷消耗模塊完成對(duì)典型田間作業(yè)工況犁耕、旋耕農(nóng)作的模擬。

2）分析試驗(yàn)工況下的農(nóng)機(jī)具加載特性以及土壤阻力特性，在仿真任務(wù)中模擬田間作業(yè)環(huán)境，建立農(nóng)業(yè)作業(yè)工況，通過田間作業(yè)試驗(yàn)得到具體作業(yè)過程中農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的實(shí)際動(dòng)力與燃油經(jīng)濟(jì)性性能指標(biāo)，通過與實(shí)車試驗(yàn)與仿真值的對(duì)比，經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性指標(biāo)相對(duì)誤差較小，驗(yàn)證了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的整車動(dòng)力系統(tǒng)模型的可靠性與合理性。由此可對(duì)換擋規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3）通過Cruise-Isight聯(lián)合仿真，采用多島遺傳算法（MIGA）進(jìn)行優(yōu)化，通過聯(lián)調(diào)仿真任務(wù)的方法，評(píng)估不同換擋參數(shù)下的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)優(yōu)化效果，在田間轉(zhuǎn)移工況下，基于負(fù)載工況的特征，設(shè)計(jì)升、降擋速度和油門開度為輸入變量；百公里油耗作為評(píng)價(jià)指標(biāo)建立了田間轉(zhuǎn)移工況下的經(jīng)濟(jì)性換擋策略；在輕載工況下，以動(dòng)力性指標(biāo)作為邊界條件建立了綜合性換擋策略。由結(jié)果分析可知，換擋規(guī)律優(yōu)化減少了農(nóng)機(jī)在作業(yè)過程中燃油消耗，為后續(xù)智能自適應(yīng)工況TCU控制策略提供了研究方向。

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（責(zé)任編輯：陳雯）