工程机械并联混合动力能量管理及参数匹配研究

发布时间：2018-05-27 06:19

  本文选题：装载机 + 混合动力　； 参考：《吉林大学》2012年硕士论文

【摘要】：装载机是当今机械化施工不可或缺的土方工程设备，广泛地应用于基本建设的各个领域，但是由于其能耗过高，因此在能源紧缺和环境污染日趋严重的今天，对装载机的节能研究对当前社会具有重要的现实意义。 为了实现工程机械节能降耗、降低废气排放，目前世界各国的工程机械制造商已经将混合动力技术应用到工程机械中，并使混合动力工程机械成为该领域的一个重要发展方向。而我国在这方面的技术研究才刚刚起步，因此，开展具有前瞻性、预见性、高效环保的混合动力技术的研究，能够为我国研制出具有自己知识产权的混合动力工程机械提供必要的理论和技术支持，这对我国的工程机械未来的发展具有重要意义。 本文围绕装载机混合动力系统节能控制及参数优化问题进行了深入的研究。论文首先确定了装载机并联混合动力的结构形式和参数，采用了实时优化控制策略对装载机的混合动力系统进行控制，并通过对装载机的混合动力系统的建模和仿真检验了实时优化控制策略的控制效果，最后应用遗传算法对混合动力系统的参数进行优化。 各章内容分述如下： 第1章绪论。阐述了课题的背景及研究意义，介绍了国内外装载机发展历程和研究现状，简述了混合动力技术的研究内容和发展现状以及混合动力技术在工程机械领域中的发展状况。通过对混合动力技术在工程机械领域应用状况分析，提出了本文的研究内容。 第2章装载机混合动力系统的研究。介绍了装载机传动系统的组成及特点，分析了装载机的负载工况特点；通过分析装载机传动系统的特点及不同混合动力结构形式的比较，选用同轴并联混合动力系统结构作为驱动结构，阐述了混合动力系统中主要元件的工作特性，并且比较了不同蓄能装置的优缺点，确定超级电容作为系统的蓄能装置。 第3章装载机并联混合动力系统的控制策略研究。介绍了目前应用于汽车和工程机械领域混合动力系统的控制策略，借鉴了上述领域的成功经验，根据装载机的实际工况特点，提出采用实时优化控制策略对装载机的混合动力系统进行控制。根据混合动力系统中超级电容电能的存储和消耗情况，本文定义了电能未来补偿工况和未来电能消耗工况；为保证超级电容能够工作在高效的工作区间，通过引入惩罚函数对其工作区间进行约束，，并且建立了实时优化控制策略的目标函数。 第4章装载机混合动力系统的仿真研究。建立了并联式混合动力系统的仿真模型，并分别对主要部件发动机、电动/发电机和超级电容器进行建模。分别采用逻辑门限和实时优化控制策略对混合动力系统进行仿真研究，并比较这两种控制策略的节能效果，仿真结果表明，实时优化控制策略的节能效果更好。 第5章装载机混合动力系统的参数匹配。应用遗传算法对装载机混合动力系统进行参数匹配，使用匹配后的参数重新进行仿真，仿真结果表明，装载机的动力参数未优化时的燃油节油效果约为5%，经优化之后提高至10%左右，实现了节约燃油的目标。 第6章总结了本文的主要研究成果和对以后研究工作的展望。
[Abstract]:Loader is an indispensable earthwork equipment for mechanized construction. It is widely used in all fields of basic construction. However, because of its high energy consumption, it is of great practical significance for the current society to study the energy saving of loaders in today's energy shortage and environmental pollution.
In order to save energy and reduce consumption of engineering machinery and reduce exhaust emissions, the engineering machinery manufacturers in the world have applied hybrid power technology to engineering machinery and make hybrid power engineering machinery an important direction of development in this field. The research of the forward-looking, foreseeable, and high efficiency and environmentally friendly hybrid power technology can provide the necessary theoretical and technical support for our country to develop the hybrid power engineering machinery with its own intellectual property, which is of great significance to the future development of China's engineering machinery.
This paper focuses on the energy saving control and parameter optimization of the loader hybrid power system. Firstly, the structure and parameters of the loader's parallel hybrid power are determined, and the real-time optimization control strategy is adopted to control the hybrid power system of the loader, and the hybrid power system of the loader is built. Simulation and simulation verify the control effect of the real-time optimal control strategy. Finally, the parameters of the hybrid system are optimized by genetic algorithm.
The contents of each chapter are described as follows:
The first chapter introduces the background and research significance of the project, introduces the development process and research status of the loader at home and abroad, briefly introduces the research content and development status of hybrid power technology as well as the development status of hybrid power technology in the field of engineering machinery, and analyzes the application of hybrid power technology in the field of engineering machinery. The research content of this paper is put forward.
The second chapter is the research of the hybrid power system of loader. The composition and characteristics of the loader transmission system are introduced, and the load characteristics of the loader are analyzed. By analyzing the characteristics of the loader transmission system and the comparison of the different hybrid dynamic structure forms, the coaxial parallel hybrid power system is selected as the driving structure, and the mixing is expounded. The working characteristics of the main components in the force system are compared, and the advantages and disadvantages of different energy storage devices are compared, and the super capacitor as the energy storage device of the system is determined.
In the third chapter, the control strategy of the parallel hybrid power system of loader is studied. The control strategy of hybrid power system used in the field of automobile and engineering machinery is introduced. The successful experience of the above-mentioned fields is used for reference. According to the actual working conditions of the loader, the real-time optimization control strategy is proposed to control the hybrid power system of the loader. According to the storage and consumption of the electric energy of the supercapacitor in the hybrid power system, this paper defines the future compensation condition and the future power consumption condition of the electric energy. In order to ensure that the supercapacitor can work in the efficient working interval, the penalty function is introduced to restrict its working interval, and the real-time optimization control strategy is established. Objective function.
In the fourth chapter, the simulation of the hybrid power system of the loader is studied. The simulation model of the parallel hybrid power system is established, and the main components engine, electric / generator and supercapacitor are modeled respectively. The logic threshold and real-time optimization control strategy are used to simulate the hybrid power system respectively, and the two kinds of control are compared. The simulation results show that the real-time optimization control strategy has better energy saving effect.
The fifth chapter is the parameter matching of the loader hybrid power system. The genetic algorithm is applied to the parameter matching of the loader hybrid power system, and the simulation results are carried out with the matching parameters. The simulation results show that the fuel saving effect is about 5% when the loader's dynamic parameters are not optimized, and the fuel saving is improved to about 10% after optimization. The target of oil.
The sixth chapter summarizes the main research results and prospects for future research.
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH243

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟广良;王亮;李莺莺;;轮式装载机发动机多功率模式节能研究[J];工程机械;2009年03期

2 李莺莺;孟广良;李学忠;;混合动力技术在工程机械上的应用——信息技术在工程机械上的应用综述之三[J];工程机械;2009年09期

3 邹乃威;章二平;戴群亮;于秀敏;邬万江;韩平;卢伟;;并联混合动力装载机建模与仿真研究[J];工程机械;2010年11期

4 刘良臣;;混合动力工程机械的现状及展望[J];工程机械与维修;2010年01期

5 杨力夫;孙辉;景军清;孟庆勇;;液压混合动力装载机的节能研究[J];工程机械与维修;2011年01期

6 佘沛亮;;从电池技术进步看我国电动车的发展[J];中国自行车;2010年09期

7 吴学松;;混合动力工程机械潮起[J];建筑机械化;2009年04期

8 刘昌盛;张大庆;蒋苹;谭青;;工程机械混合动力技术的发展与应用[J];建筑机械;2009年09期

9 刘良臣;;中国装载机行业发展60年[J];建筑机械;2009年13期

10 陈能诵;;bauma China 2010综合报道之挖掘机械 技术先行 节能环保成焦点[J];建设机械技术与管理;2010年12期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘明辉;混合动力客车整车控制策略及总成参数匹配研究[D];吉林大学;2005年

2 陈龙安;混合动力汽车动力传动控制系统的研究与开发[D];同济大学;2007年

3 王保华;混合动力城市客车控制策略与试验研究[D];上海交通大学;2008年

4 吴剑;并联式混合动力汽车能量管理策略优化研究[D];山东大学;2008年

5 肖清;液压挖掘机混合动力系统的控制策略与参数匹配研究[D];浙江大学;2008年

6 舒红;并联型混合动力汽车能量管理策略研究[D];重庆大学;2008年

7 朱庆林;基于瞬时优化的混合动力汽车控制策略研究[D];吉林大学;2009年

8 熊伟威;混联式混合动力客车能量优化管理策略研究[D];上海交通大学;2009年

9 朱选才;燃料电池发电系统功率变换及能量管理[D];浙江大学;2009年

10 李卫民;混合动力汽车控制系统与能量管理策略研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 衣冠超;液压挖掘机混合动力系统的节能控制与参数优化[D];吉林大学;2011年

2 王凯;50型轮式装载机液压系统工作特性与能耗分析[D];吉林大学;2011年

3 孙曼丽;轮式装载机工作装置建模及优化分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 余天明;工程车辆自动变速系统模糊控制研究[D];吉林大学;2004年

5 孙平;混合动力公交中巴动力源的建模和控制策略研究[D];吉林大学;2005年

6 冯莉;并联式混合动力电动汽车系统的动力匹配与仿真研究[D];西安理工大学;2006年

7 张旭鲜;并联式混合动力客车混合度的研究[D];吉林大学;2006年

8 姜辉;电动汽车传动系统的匹配及优化[D];哈尔滨工业大学;2006年

9 王伟;并联混合动力汽车驱动电机的调节和匹配[D];吉林大学;2007年

10 曾卫;燃料电池电动汽车能量管理系统优化控制与动态仿真研究[D];武汉理工大学;2007年

本文编号：1940808