并联式混合动力装载机节能控制策略研究

发布时间：2017-09-02 22:26

  本文关键词：并联式混合动力装载机节能控制策略研究

  更多相关文章： 装载机 混合动力 正反向建模 瞬时优化 动态平衡优化 模糊逻辑 免疫遗传

【摘要】：装载机工作中负载变化频繁且剧烈,导致装载机燃料消耗大、排放质量差,在当今石油资源紧缺以及环保意识日益增强的今天,研究装载机的节能减排技术具有重要的理论意义和现实意义。装载机的能耗高和排放差主要是由于发动机经常工作在低效区所致,因此提高发动机的工作效率成为了解决该问题的关键。本文以并联式混合动力装载机为研究对象,提出了发动机工作点的瞬时优化控制策略,并考虑到超级电容SOC的动态平衡会影响到混合动力系统中发动机的工作点分布进而影响发动机的工作效率,提出了超级电容SOC动态平衡优化控制策略,进行了仿真与台架试验,验证了控制策略的正确性。本文的主要研究工作如下。(1)混合动力装载机结构研究。分析了传统装载机的结构,并根据装载机的工况对三种混合动力方案进行了比较与选择,采用了并联式混合动力结构方案,基于装载机的工作方式和载荷谱对并联式混合动力装载机进行了参数匹配。(2)并联式混合动力系统建模。根据经验和理论分别建立了发动机、发电/电动机、超级电容、液压系统、液力变矩器以及作业阻力模型,提出了液力变矩器的正、反向模型,根据各元件的数学模型建立了基于SIMULINK的整车仿真模型。(3)发动机工作点瞬时优化控制策略。提出了发动机工作点瞬时优化控制策,并在此基础之上针对SOC0.8和SOC0.4的情况,基于模糊逻辑对电机转矩的增量进行了优化控制,对该控制策略进行了仿真研究。(4)超级电容SOC动态平衡优化控制策略。提出了基于模糊逻辑的超级电容SOC动态平衡优化控制策略,利用免疫遗传算法对相关参数以及模糊逻辑的隶属度函数进行了优化,对该控制策略进行了仿真研究。(5)混合动力系统控制策略试验验证。建立了混合动力综合试验台,对提出的两个控制策略分别进行了台架试验。仿真研究和台架试验均表明发动机工作点的瞬时优化控制策略和超级电容SOC动态平衡优化控制策略能够有效提高发动机的工作效率,降低燃油消耗。
【关键词】：装载机 混合动力 正反向建模 瞬时优化 动态平衡优化 模糊逻辑 免疫遗传
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 混合动力工程机械研究现状11-19
• 1.2.1 混合动力技术的分类及特点12-15
• 1.2.2 混合动力工程机械的关键技术15-16
• 1.2.3 国外混合动力工程机械的研究现状16-18
• 1.2.4 国内混合动力工程机械的研究现状18-19
• 1.3 论文主要研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 混合动力系统方案选择及其参数匹配21-29
• 2.1 传统轮式装载机的结构21-22
• 2.2 混合动力装载机系统方案选择22-23
• 2.2.1 混合动力装载机系统方案对比22-23
• 2.2.2 并联式混合动力装载机结构23
• 2.3 并联式混合动力装载机参数匹配23-28
• 2.3.1 并联式混合动力装载机的工作方式24
• 2.3.2 并联式混合动力装载机的载荷分析24-25
• 2.3.3 参数匹配的目标25-26
• 2.3.4 参数匹配计算26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 混合动力系统建模及SIMULINK模型搭建29-43
• 3.1 混合动力装载机的传动系统结构29
• 3.2 发动机建模29-32
• 3.2.1 发动机外特性模型29-30
• 3.2.2 发动机调速特性模型30-31
• 3.2.3 发动机燃油消耗模型31-32
• 3.3 电动/发电机建模32-34
• 3.3.1 电机的工作原理32
• 3.3.2 电机建模32-34
• 3.4 超级电容建模34-35
• 3.5 液压系统建模35
• 3.6 液力变矩器建模35-40
• 3.6.1 液力变矩器正向建模38-39
• 3.6.2 液力变矩器反向建模39-40
• 3.7 装载机行驶作业阻力模型40-41
• 3.7.1 作业阻力40-41
• 3.7.2 滚动阻力41
• 3.7.3 坡度阻力41
• 3.7.4 空气阻力41
• 3.7.5 加速阻力41
• 3.8 混合动力系统SIMULINK模型41-42
• 3.9 本章小结42-43
• 第4章 发动机工作点的瞬时优化43-55
• 4.1 发动机工作点的瞬时优化控制策略43-48
• 4.1.1 发动机工作点的瞬时优化控制实现43-47
• 4.1.2 发动机工作点的瞬时优化控制的仿真结果47-48
• 4.2 基于模糊逻辑的电机转矩增量优化48-53
• 4.2.1 模糊控制的基本原理49
• 4.2.2 模糊控制系统设计49-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第5章 超级电容SOC动态平衡优化55-73
• 5.1 基于模糊逻辑的超级电容SOC的动态平衡优化55-59
• 5.1.1 优化问题的模糊逻辑输入与输出56-57
• 5.1.2 优化问题的模糊规则57-58
• 5.1.3 模糊优化后的结果58-59
• 5.2 基于免疫遗传算法的SOC动态平衡控制策略参数优化59-71
• 5.2.1 遗传算法的原理及缺陷59-60
• 5.2.2 自然免疫学基本原理60-61
• 5.2.3 免疫遗传算法的基本原理61-63
• 5.2.4 免疫遗传算法的设计63-71
• 5.3 本章小结71-73
• 第6章 混合动力装载机的节能控制台架试验研究73-79
• 6.1 混合动力试验平台的结构与工作原理73-76
• 6.2 试验的结果分析76-78
• 6.2.1 发动机工作点瞬时优化控制策略的试验验证76-77
• 6.2.2 超级电容SOC动态平衡优化控制策略的试验验证77-78
• 6.3 本章小结78-79
• 第7章 结论与工作展望79-81
• 7.1 工作总结79
• 7.2 工作展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

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本文编号：781256