离散变量液压混合动力系统控制特性研究
本文关键词： 液压混合动力 离散变量 控制特性 能量再生 出处：《吉林大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：能源问题及环境问题的凸显使人们对新能源技术愈发青睐,液压混合动力技术作为新能源领域的重要分支展示出了极大的节能潜力。目前液压混合动力系统的核心元件普遍采用柱塞式变量二次元件,由于其响应速度慢,控制信号易受干扰,可靠性差且成本极高等诸多缺点,很大程度上限制了液压混合动力技术的推广和应用。数字电子技术的发展使得电子通讯设备的集成化、轻量化、低耗能、高可靠性得以不断提高。目前,数字化技术已成为自动控制领域中的主流,越来越多的工业产品的工作方式正向数字化方式转变。将离散化思想引入液压变量控制中一方面可以降低系统成本,提高液压系统的可靠性,另一方面使得控制原理符合液压元件的物理特性,提高控制精度和快速性,特别是可以完全的解决变量泵最低可控排量及二次元件变量零点的抖动问题。本文参照离散控制理论及数字电子技术,以离散变量二次元件为基础提出了液压离散变量控制方式,结合国家自然科学基金项目“混合动力系统离散变量控制液压冲击形成机理及其抑制方法研究”(基金号51405183)对离散变量液压混合动力系统控制特性进行研究。在对液压混合动力系统进行深入的研究和分析后发现,传统液压控制系统多采用以流量控制为基础的速度控制,在复杂多负载工况下,控制系统结构复杂、控制参数多变。因此在本文所述离散变量液压混合动力系统中采用离散变量转矩控制形式,相对于传统液压传动控制系统,转矩控制具有多负载协同控制、系统结构简洁、高效节能等优势,但同时转矩控制中压力波动对控制的干扰也更为直接。因此需对离散变量控制系统的压力扰动形成的转矩冲击现象进行深入的分析,根据其作用机理改善控制算法,优化控制结构,以得到良好控制品质的离散变量液压控制系统。本文以理论建模、仿真分析、实验研究相结合的形式,通过对离散变量液压混合动力系统主要元件构建数学模型,并对系统主要数学模型在离散变量转矩控制下的数学推导,设计离散变量转矩控制算法,并对该算法下的液压混合动力系统能量转换再生进行数学分析,为离散变量液压混合动力系统提供理论依据。利用AMESim平台对离散变量液压混合动力系统构建系统仿真模型,在理论研究基础上对系统仿真模型在不同仿真工况下的仿真结果加以分析,进一步验证理论模型的正确性,并分析得到不同系统参数对离散变量系统控制品质的影响,进一步完善参数匹配原则以适应多工况系统工作条件。在仿真分析的基础上,以轻型解放卡车为平台开发出搭载离散变量元件的离散变量液压混合动力系统半实物仿真实验平台,对其在不同系统工况下进行实验研究,探究在复杂工况下系统容性和感性负载参数对离散变量控制品质的影响,并对系统实验中出现的冲击及抖振现象,低速制动迟滞现象进行系统分析和改进,通过对换向阀组动态分析其响应规律,对离散变量控制系统加入时序一致性补偿算法,以改善系统压力跃变造成的转矩冲击。并通过对离散变量二次元件的深入分析,合理扩展离散变量组合序列,降低阶梯最小变量梯度并利用其工作压力相容互补的现象降低压力超调,有效改善系统抖振现象,完善了离散变量控制系统的控制品质优化,为其工程应用进一步奠定基础。本研究为实现液压系统的全数字化控制提供了理论基础,为液压混合动力技术及液压系统节能技术的深入推广探索了新的途径。
[Abstract]:This paper studies the characteristics of hydraulic hybrid power system by using discrete variable torque control method . Based on the deep analysis of discrete variable quadratic elements , the discrete variable control system is extended to reduce the torque shock caused by the pressure jump of the system . By deeply analyzing the discrete variable quadratic elements , the discrete variable combination sequence is extended reasonably , the control quality of the discrete variable control system is improved , and the control quality optimization of the discrete variable control system is improved . The research provides a theoretical basis for realizing the full digital control of the hydraulic system , and further provides a new approach for the deep extension of the hydraulic hybrid power technology and the energy saving technology of the hydraulic system .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH137;TP273
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，本文编号：1548827
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