分布式电驱动装载机能量管理控制策略研究

发布时间：2020-10-25 20:57

　　 分布式电驱动装载机是以电的形式进行动力传递,利用电机驱动整车行驶及作业,其结构灵活,传动高效,拥有良好的动力性,并可通过能量管理控制策略有效提高发动机燃油效率,改善装载机油耗高、排放性能差等问题,在节能和智能控制方面具有显著的优势。本文结合课题组项目(项目编号:20160101285JC、51875239)以分布式电驱动装载机为研究对象,针对其能量管理,提出了两种基于规则的能量管理控制策略,实现了对发动机工作点的优化控制以及发动机和超级电容功率的耦合输出,提高了整车燃油经济性,主要内容如下:(1)设计了分布式电驱动装载机能量管理控制总体架构。基于对分布式电驱动装载机结构特点及技术优势的分析,构建了包括需求功率求解层、各动力源功率耦合运算策略层、发动机工作点规划控制层以及功率耦合输出执行层在内的的分层式控制系统总体架构;针对分布式电驱动装载机进行能量管理涉及到的功率识别,控制策略搭建以及动力系统中超级电容和发动机功率耦合的实现等关键技术进行了分析和规划。(2)建立了分布式电驱动装载机动力系统关键部件仿真模型和AMEsimMatlab联合仿真模型。针对分布式电驱动装载机构型中的发动机、发电机、超级电容、电动机等关键部件的工作原理进行了分析,建立了用于整车需求功率求解的计算模型;基于AMEsim模型库,建立了用于正向仿真的发动机、发电机、超级电容等动力系统关键部件以及电机、减速器等物理模型;结合装载机的实际工况对发动机等关键部件的性能需求,对其性能参数进行了配置,完成了基于AMEsimMatlab的联合仿真模型的搭建。(3)搭建了基于规则的能量管理控制策略,对其进行了仿真分析。针对典型工况载荷特点,制定了确定规则能量管理控制策略的多模式切换控制规则,建立了控制模型,制定了发动机最佳工作曲线,完成了对确定规则控制策略的仿真验证和节能性分析。结合模糊逻辑控制原理,定义了模糊逻辑控制器隶属度函数,制定了模糊控制规则,完成了对模糊逻辑控制策略的搭建以及仿真分析。仿真结果表明所搭建两种基于规则的控制策略均可实现对发动机工作点的优化控制,有效提高整车燃油经济性,其中确定规则控制策略原理简单,实用性强,所搭建模糊逻辑控制策略对关键部件的控制更为平滑。(4)搭建了数据采集系统,进行了台架及实车实验,完成了对所搭建的基于确定规则的能量管理控制策略的可行性的验证。结合分布式电驱动装载机实车实验平台硬件配置,设计了实验方案;针对实验需求,建立了基于Dspace快速控制原型系统的数据采集系统;利用整流器调流输出实现了对发动机工作点的控制以及发动机与超级电容输出功率的耦合,完成了以定值电阻为负载的台架实验和行驶工况实车实验。实验结果证明了所搭建确定规则的能量管理控制策略在实车应用当中的可行性。本文所做研究工作为分布式电驱动装载机的节能控制方法研究奠定了基础,也为工程车辆节能技术的研究提供了参考。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH243
【部分图文】：

AMEsim物理仿真模型

Matlab控制模型

吉林大学硕士学位论文（2） 确定规则控制模型建立根据上述对能量管理确定规则的原理分析以及发动机万有特性图，利用Simulink/stateflow 搭建了确定控制控制策略模型，并对其中的关键参数进行了设定。其中发动机输出功率上下限值分别设为max minP 32kW， P 15kW；超级电容SOC 上下限值分别设为max minSOC 90%， SOC 20%；超级电容充电功率系数k 1 / 3。为避免因为工作需求的微小波动导致动力系统工作模式的频繁切换，出现系统不稳定等问题，所以在控制模型搭建过程中，对各个模式进入和退出的阈值进行了间隔处理，具体参数设置如图 4.2 所示。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 饶雪飞;王建辉;杨贵武;;全位置电驱动龙门吊技术[J];石油技师;2017年02期

2 胡亚玲;电驱动的联合收割机[J];四川农机;2004年01期

3 张力,张洪生,陈博;转盘独立电驱动几种形式探讨[J];石油矿场机械;2004年04期

4 杨丽;刘小芳;;永磁同步电机已成为新能源车主流电驱动核心[J];稀土信息;2016年10期

5 曾庆含;马晓军;魏巍;袁东;;分布式电驱动履带车辆驱动力协调控制策略研究[J];兵工学报;2017年01期

6 李兴宇;;电动汽车电驱动系统电磁兼容研究[J];汽车实用技术;2017年14期

7 雷洪钧;;“纯电驱动”公交大客车研发难点所在及解决途径[J];交通世界(运输.车辆);2011年10期

8 雷洪钧;;“纯电驱动”公交车研发难点及解决途径[J];人民公交;2011年10期

9 张小蓉;梁素兰;;“电驱动+电动缸”系统在立体织物装备中的应用[J];中国制造业信息化;2007年17期

10 伍令飞;王丽芳;苟晋芳;张俊智;;分布式电驱动车辆回馈制动控制策略研究[J];电工电能新技术;2016年09期

相关博士学位论文 前10条

1 帅志斌;四轮独立电驱动车辆网络时滞动力学建模与控制[D];清华大学;2014年

2 王博;四轮独立电驱动车辆实验平台及驱动力控制系统研究[D];清华大学;2009年

3 褚文博;分布式电驱动车辆动力学状态参数观测及驱动力协调控制[D];清华大学;2013年

4 顾万里;面向航天器运动地面模拟的电驱动移动平台轨迹规划与跟踪控制方法研究[D];吉林大学;2017年

5 戴一凡;分布式电驱动车辆纵横向运动综合控制[D];清华大学;2013年

6 罗剑;分布式电驱动车辆制/驱动力协调及主动容错控制[D];清华大学;2014年

7 徐志峰;分布式电驱动汽车操纵稳定性与能量效率优化控制研究[D];北京理工大学;2016年

8 程兴群;轮边电驱动铰接客车驱动力矩分配控制策略研究[D];北京理工大学;2016年

9 吕辰;电驱动车辆回馈制动力与摩擦制动力动态耦合控制[D];清华大学;2015年

10 庄红超;电驱动大负重比六足机器人结构设计及其移动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 李浩杰;分布式电驱动装载机能量管理控制策略研究[D];吉林大学;2019年

2 林志超;多轴分布式电驱动车辆动力学建模与状态估计研究[D];武汉理工大学;2018年

3 熊江;电驱动冲击气锤的动力学特性仿真研究[D];华南理工大学;2013年

4 夏中楠;新型仓储物流车辆电驱动轮测试系统的研究[D];浙江工业大学;2015年

5 谢强;六轮独立电驱动地面无人平台能量管理策略研究[D];北京交通大学;2014年

6 王习品;电驱动膜技术在水处理中的应用[D];青岛大学;2017年

7 邱明喆;电驱动客车制动能量回收系统的仿真与试验研究[D];清华大学;2014年

8 秦健;基于最优滑转率识别的轮边电驱动客车驱动防滑研究[D];合肥工业大学;2017年

9 邱斌斌;多轮独立电驱动车辆驱动力分层控制策略[D];浙江大学;2015年

10 杨南煌;聚苯乙烯基电驱动高分子材料的制备与表征[D];暨南大学;2006年

本文编号：2855947