本文關(guān)鍵詞：串聯(lián)混合動力裝載機能量管理控制策略及其優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)今世界,環(huán)境污染與能源危機已經(jīng)成為威脅地球生態(tài)與人類生存的重大問題。經(jīng)過多年的高速發(fā)展,我國經(jīng)濟帶來的能源消耗和環(huán)境污染問題更是觸目驚心。直到近幾年來,相關(guān)問題得到重視并相繼制定了節(jié)能減排的政策。而裝載機作為一種常見的用量大、能耗高的工程機械裝備,研究其節(jié)能減排技術(shù)有著重要的意義。針對傳統(tǒng)裝載機能源利用率較低、污染氣體排放較嚴(yán)重等問題,國內(nèi)外工程機械制造商分別研究并推出混合動力裝載機產(chǎn)品,但銷量一直平平。直到近年來,汽車行業(yè)的新能源汽車電機及其控制器的研發(fā)與大批量投產(chǎn)為混合動力裝載機成本降低提供了可以預(yù)見的市場前景。論文在以往的研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了基于模糊控制與制動能回收的串聯(lián)混合動力裝載機能量管理控制策略,并采用多目標(biāo)優(yōu)化算法優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù),進(jìn)一步提高了控制策略的性能。論文的主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論概括為以下五點:(1)提出了基于電驅(qū)動行走系統(tǒng)和電動缸驅(qū)動工作裝置的串聯(lián)混合動力裝載機結(jié)構(gòu)方案。論文分析了混合動力裝載機能量管理控制策略研究的背景與意義,總結(jié)了國內(nèi)外主要混合動力裝載機制造商與研究機構(gòu)的研究進(jìn)展,分析了傳統(tǒng)裝載機的節(jié)能途徑,繼而提出了本文所研究的串聯(lián)混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)方案,該方案取消了液力變矩器,采用發(fā)電機、超級電容和電動機組成的電驅(qū)動系統(tǒng),采用電動缸代替工作裝置液壓缸,以電機驅(qū)動電動缸,沿用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。(2)建立了基于模糊控制和制動能回收的串聯(lián)混合動力裝載機能量管理聯(lián)合仿真平臺。針對論文提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了關(guān)鍵部件的參數(shù)匹配,并應(yīng)用AMESim與Simulink建立聯(lián)合仿真平臺,該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)典型鏟裝運輸工況的制動能回收實驗,能夠利用Simulink方便地搭建論文所提出的控制策略,利用仿真實驗完善所提出的控制策略,為臺架實驗的實施提供了比較可靠的參考。(3)提出了基于模糊控制和制動能回收的串聯(lián)混合動力裝載機能量管理智能控制策略。首先采用發(fā)動機定轉(zhuǎn)速、變轉(zhuǎn)速多工作點控制策略,分析了發(fā)動機工作點分布對油耗的影響,繼而提出了發(fā)動機燃油經(jīng)濟區(qū)下限曲線,采用模糊控制方法,控制發(fā)動機工作點平順變化與合理分配電動機回饋制動力矩,制定了智能控制策略。通過仿真實驗,驗證了所提出的智能控制策略的功能,并實現(xiàn)了60%的制動能量的回收。臺架實驗結(jié)果顯示,相比傳統(tǒng)裝載機,發(fā)動機定轉(zhuǎn)速控制策略、變轉(zhuǎn)速控制策略以及基于模糊控制和制動能回收的能量管理控制策略分別節(jié)約燃油12.93%、17.21%和19.52%。(4)應(yīng)用改進(jìn)遺傳算法對動力系統(tǒng)參數(shù)與智能控制策略控制參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。論文研究了改進(jìn)遺傳算法的原理,建立了發(fā)動機油耗較低、超級電容使用成本較低和控制策略與典型鏟裝運輸工況的匹配度較高等多個優(yōu)化目標(biāo),優(yōu)化了模糊控制器參數(shù)和關(guān)鍵控制參數(shù),進(jìn)一步降低了油耗和超級電容的使用成本,提高了控制策略與工況的匹配度,臺架實驗數(shù)據(jù)表明,相比傳統(tǒng)裝載機實驗,優(yōu)化后的能量管理控制策略節(jié)能19.67%。(5)對所提出的能量管理控制策略進(jìn)行了臺架實驗。利用模塊化的試驗臺,分別進(jìn)行了傳統(tǒng)裝載機、多種串聯(lián)混合動力系統(tǒng)能量管理控制策略在典型工況下工作實驗。分析實驗數(shù)據(jù)可知,本文所提出的控制策略具有較強的適用性。仿真與臺架實驗表明:串聯(lián)式油電混合動力裝載機能量管理控制策略能夠?qū)⒊夒娙蓦妷悍�(wěn)定在合理的范圍內(nèi),為電驅(qū)動系統(tǒng)以及工作電動缸提供充足的電能;發(fā)動機最佳工作下限曲線為液壓系統(tǒng)預(yù)留足夠的動力,發(fā)動機負(fù)載轉(zhuǎn)矩與工作轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化,降低了發(fā)動機的沖擊載荷;通過電驅(qū)動系統(tǒng)取代液力變矩器,并控制發(fā)動機工作在燃油經(jīng)濟區(qū),獲得了較好的節(jié)能效果;仿真表明,基于模糊控制的制動能回收功能可以降低發(fā)動機油耗,提高串聯(lián)混合動力裝載機的實用性與燃油經(jīng)濟性。
【關(guān)鍵詞】：裝載機 串聯(lián)混合動力 模糊控制 制動能回收 多目標(biāo)優(yōu)化 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH243
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究的背景13
• 1.2 技術(shù)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排18-19
• 1.3.1 論文研究內(nèi)容18
• 1.3.2 論文章節(jié)安排18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 第2章 裝載機工況特性分析及系統(tǒng)方案設(shè)計21-33
• 2.1 傳統(tǒng)裝載機結(jié)構(gòu)形式與工況特點21-26
• 2.1.1 整機結(jié)構(gòu)形式21-22
• 2.1.2 整機工況分析22-26
• 2.2 傳統(tǒng)裝載機能量損失分析26-30
• 2.2.1 液力變矩器傳動效率分析26
• 2.2.2 發(fā)動機功率損失分析26-27
• 2.2.3 液壓系統(tǒng)功率損失分析27-28
• 2.2.4 制動能量損失分析28-29
• 2.2.5 裝載機節(jié)能途徑分析29-30
• 2.3 混合動力裝載機系統(tǒng)方案設(shè)計30-31
• 2.3.1 串聯(lián)混合動力裝載機方案30-31
• 2.3.2 串聯(lián)混合動力裝載機的優(yōu)勢與研究重點31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 串聯(lián)混合動力裝載機參數(shù)匹配與仿真建模33-47
• 3.1 串聯(lián)混合動力裝載機系統(tǒng)參數(shù)匹配33-36
• 3.1.1 發(fā)動機與發(fā)電機參數(shù)匹配33-34
• 3.1.2 行走電機與變速器參數(shù)匹配34-35
• 3.1.3 超級電容參數(shù)匹配35-36
• 3.2 串聯(lián)混合動力裝載機系統(tǒng)建模36-45
• 3.2.1 聯(lián)合仿真平臺的介紹36-37
• 3.2.2 動力系統(tǒng)建模37-40
• 3.2.3 傳動系統(tǒng)建模40-41
• 3.2.4 工作裝置建模41-42
• 3.2.5 車輛屬性建模42
• 3.2.6 仿真控制建模42-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第4章 串聯(lián)混合動力裝載機能量管理控制策略與仿真47-65
• 4.1 控制策略的基本思想47
• 4.2 自判斷分段式控制策略的研究與應(yīng)用47-53
• 4.2.1 自判斷分段式控制概述47-48
• 4.2.2 自判斷分段式控制策略研究48-49
• 4.2.3 自判斷分段式控制策略仿真應(yīng)用49-53
• 4.3 基于模糊邏輯和制動能回收的控制策略的研究與仿真53-64
• 4.3.1 模糊邏輯控制概述53-54
• 4.3.2 基于模糊邏輯和制動能回收的能量管理控制策略54-55
• 4.3.3 發(fā)動機燃油經(jīng)濟區(qū)下限曲線55-56
• 4.3.4 模糊邏輯控制器設(shè)計56-61
• 4.3.5 基于模糊邏輯與制動能量回收的控制策略仿真61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 基于改進(jìn)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化算法的研究與應(yīng)用65-79
• 5.1 改進(jìn)遺傳算法65-71
• 5.1.1 遺傳算法概述65-66
• 5.1.2 遺傳算法的應(yīng)用步驟66-67
• 5.1.3 改進(jìn)遺傳算法67-68
• 5.1.4 基于改進(jìn)遺傳算法的減速器傳動比的優(yōu)化68-71
• 5.2 基于改進(jìn)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化算法的應(yīng)用71-76
• 5.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化算法71-72
• 5.2.2 串聯(lián)混合動力成本模型72-73
• 5.2.3 動力系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)的選擇73
• 5.2.4 能量管理控制策略優(yōu)化參數(shù)的選擇73-74
• 5.2.5 目標(biāo)函數(shù)的建立74-75
• 5.2.6 算法程序75-76
• 5.3 仿真結(jié)果及分析76-78
• 5.3.1 參數(shù)優(yōu)化結(jié)果76-77
• 5.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果分析77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第6章 混合動力裝載機臺架實驗與結(jié)果分析79-91
• 6.1 實驗?zāi)康呐c內(nèi)容79
• 6.1.1 實驗?zāi)康?/span>79
• 6.1.2 實驗內(nèi)容79
• 6.2 試驗臺結(jié)構(gòu)與工作原理79-81
• 6.3 實驗及結(jié)果分析81-88
• 6.3.1 試驗臺檢測與調(diào)試81-82
• 6.3.2 傳統(tǒng)裝載機工作實驗82-83
• 6.3.3 自判斷分段式能量管理控制策略實驗83-84
• 6.3.4 基于模糊邏輯與制動能回收的能量管理控制策略實驗84-87
• 6.3.5 不同控制策略結(jié)果對比87-88
• 6.5 本章小結(jié)88-91
• 第7章 總結(jié)與展望91-93
• 7.1 工作總結(jié)91-92
• 7.2 工作展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 作者簡介99-100
• 致謝100

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  本文關(guān)鍵詞：串聯(lián)混合動力裝載機能量管理控制策略及其優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：355247