转向系统是所有车辆不可缺少的系统之一,对于拖拉机等农业车辆也不例外,转向系统的性能直接影响着驾驶员的驾驶舒适性与车辆的操纵稳定性。目前拖拉机等农业车辆的转向多采用全液压转向系统,无法为驾驶员提供反馈力矩,而且转向精度和响应性较差,严重影响了驾驶员的驾驶感受和降低了拖拉机的操稳性,与此同时,人们对拖拉机等农业车辆的驾驶舒适性与操稳性的要求不断提高。另一方面,微电子控制技术的发展,促进了电液技术的应用。线控液压转向系统是基于线控技术与液压技术发展起来的,可以通过变角传动比和变力传动比的设计降低拖拉机驾驶员的劳动强度,改善驾驶员驾驶感受和提高操稳性。线控液压转向系统不仅具有全液压转向系统的大转向力的特点,而且兼具了线控转向的所有优点,是未来拖拉机等农业车辆转向系统发展的方向。本文主要针对线控液压转向系统,以拖拉机为应用对象,设计了双模式路感特性,研究了路感模拟系统与转向系统的控制,主要完成的任务如下:(1)设计双模式路感系统:在分析传统转向系统路感生成机理的基础上,提出了路感的评价指标,通过层次分析法对比行驶速度、转向阻力、转向盘转角、转向盘转速四个因素对拖拉机路感特性的影响比重,确定根据行驶速度与转向阻力设计拖拉机的路感特性,并结合拖拉机行驶环境多变的特点,提出了双模式路感特性,主要分为农田作业模式路感特性与非农田作业模式路感特性,同时设计了双模式路感的切换系统。(2)提出双闭环模糊PID复合控制策略:对路感电机的控制策略进行了研究,考虑到路感电机在工作中会堵转和逆转而产生逆电势的问题,该逆电势会严重影响路感电机的控制效果,提出基于力矩与电流的双闭环模糊PID复合控制策略,构建路感模拟系统的数学模型,并基于Simulink建立模型进行系统仿真,通过仿真结果的对比,初步验证模糊PID复合控制策略可以有效改善路感电机的控制效果。(3)提出双通道PID控制策略:对转向系统的控制策略进行研究,针对转向油缸为单杆腔油缸,具有非对称的特点,左右油缸工作的结构特性相差较大,提出了双通道PID控制策略以消除转向油缸非对称性对控制性能的负面影响,并基于Simulink/Simhydreulic建立仿真模型,完成了转向系统在阶跃响应、正弦跟随、随机跟随的仿真试验,试验结果初步论证了双通道PID控制策略的有效性。(4)完成台架试验:基于实验室已有的线控液压转向系统试验台,完成了路感电机正弦输入、阶跃输入、线性输入下的三种试验,验证了路感电机的控制策略是有效的;同时完成了转向系统的正弦输入、阶跃输入、随机输入下的三种试验,验证了双通道PID控制策略的有效性。(5)完成样车改装及试验:基于沃得854拖拉机进行了样车改装,并保留了全液压转向系统,且可以实现全液压转向系统与线控液压转向系统之间的一键切换,以保证样车试验的安全性。完成了原地转向、蛇形试验、双纽线试验、稳态回转试验、角脉冲试验五类试验,对比验证了转向系统采用双通道PID控制策略可以消除转向油缸非对称性对控制的影响,以及论证了线控液压转向系统与全液压转向系统相比有效的改善了拖拉机转向系统的跟随精度。最后,对全文进行了总结与展望。