本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)節(jié)能控制策略研究

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【摘要】：裝載機(jī)工作中負(fù)載變化頻繁且劇烈,導(dǎo)致裝載機(jī)燃料消耗大、排放質(zhì)量差,在當(dāng)今石油資源緊缺以及環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天,研究裝載機(jī)的節(jié)能減排技術(shù)具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。裝載機(jī)的能耗高和排放差主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在低效區(qū)所致,因此提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率成為了解決該問題的關(guān)鍵。本文以并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)為研究對(duì)象,提出了發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制策略,并考慮到超級(jí)電容SOC的動(dòng)態(tài)平衡會(huì)影響到混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)分布進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,提出了超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化控制策略,進(jìn)行了仿真與臺(tái)架試驗(yàn),驗(yàn)證了控制策略的正確性。本文的主要研究工作如下。(1)混合動(dòng)力裝載機(jī)結(jié)構(gòu)研究。分析了傳統(tǒng)裝載機(jī)的結(jié)構(gòu),并根據(jù)裝載機(jī)的工況對(duì)三種混合動(dòng)力方案進(jìn)行了比較與選擇,采用了并聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)方案,基于裝載機(jī)的工作方式和載荷譜對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)進(jìn)行了參數(shù)匹配。(2)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)建模。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論分別建立了發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、超級(jí)電容、液壓系統(tǒng)、液力變矩器以及作業(yè)阻力模型,提出了液力變矩器的正、反向模型,根據(jù)各元件的數(shù)學(xué)模型建立了基于SIMULINK的整車仿真模型。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)瞬時(shí)優(yōu)化控制策略。提出了發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)瞬時(shí)優(yōu)化控制策,并在此基礎(chǔ)之上針對(duì)SOC0.8和SOC0.4的情況,基于模糊邏輯對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的增量進(jìn)行了優(yōu)化控制,對(duì)該控制策略進(jìn)行了仿真研究。(4)超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化控制策略。提出了基于模糊邏輯的超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化控制策略,利用免疫遺傳算法對(duì)相關(guān)參數(shù)以及模糊邏輯的隸屬度函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,對(duì)該控制策略進(jìn)行了仿真研究。(5)混合動(dòng)力系統(tǒng)控制策略試驗(yàn)驗(yàn)證。建立了混合動(dòng)力綜合試驗(yàn)臺(tái),對(duì)提出的兩個(gè)控制策略分別進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)。仿真研究和臺(tái)架試驗(yàn)均表明發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制策略和超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化控制策略能夠有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,降低燃油消耗。
【關(guān)鍵詞】：裝載機(jī) 混合動(dòng)力 正反向建模 瞬時(shí)優(yōu)化 動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化 模糊邏輯 免疫遺傳
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH243
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 混合動(dòng)力工程機(jī)械研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 混合動(dòng)力技術(shù)的分類及特點(diǎn)12-15
• 1.2.2 混合動(dòng)力工程機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)15-16
• 1.2.3 國外混合動(dòng)力工程機(jī)械的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 國內(nèi)混合動(dòng)力工程機(jī)械的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章 混合動(dòng)力系統(tǒng)方案選擇及其參數(shù)匹配21-29
• 2.1 傳統(tǒng)輪式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2 混合動(dòng)力裝載機(jī)系統(tǒng)方案選擇22-23
• 2.2.1 混合動(dòng)力裝載機(jī)系統(tǒng)方案對(duì)比22-23
• 2.2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)結(jié)構(gòu)23
• 2.3 并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)參數(shù)匹配23-28
• 2.3.1 并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)的工作方式24
• 2.3.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力裝載機(jī)的載荷分析24-25
• 2.3.3 參數(shù)匹配的目標(biāo)25-26
• 2.3.4 參數(shù)匹配計(jì)算26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 混合動(dòng)力系統(tǒng)建模及SIMULINK模型搭建29-43
• 3.1 混合動(dòng)力裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)29
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)建模29-32
• 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性模型29-30
• 3.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速特性模型30-31
• 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗模型31-32
• 3.3 電動(dòng)/發(fā)電機(jī)建模32-34
• 3.3.1 電機(jī)的工作原理32
• 3.3.2 電機(jī)建模32-34
• 3.4 超級(jí)電容建模34-35
• 3.5 液壓系統(tǒng)建模35
• 3.6 液力變矩器建模35-40
• 3.6.1 液力變矩器正向建模38-39
• 3.6.2 液力變矩器反向建模39-40
• 3.7 裝載機(jī)行駛作業(yè)阻力模型40-41
• 3.7.1 作業(yè)阻力40-41
• 3.7.2 滾動(dòng)阻力41
• 3.7.3 坡度阻力41
• 3.7.4 空氣阻力41
• 3.7.5 加速阻力41
• 3.8 混合動(dòng)力系統(tǒng)SIMULINK模型41-42
• 3.9 本章小結(jié)42-43
• 第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化43-55
• 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制策略43-48
• 4.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)43-47
• 4.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制的仿真結(jié)果47-48
• 4.2 基于模糊邏輯的電機(jī)轉(zhuǎn)矩增量優(yōu)化48-53
• 4.2.1 模糊控制的基本原理49
• 4.2.2 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第5章 超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化55-73
• 5.1 基于模糊邏輯的超級(jí)電容SOC的動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化55-59
• 5.1.1 優(yōu)化問題的模糊邏輯輸入與輸出56-57
• 5.1.2 優(yōu)化問題的模糊規(guī)則57-58
• 5.1.3 模糊優(yōu)化后的結(jié)果58-59
• 5.2 基于免疫遺傳算法的SOC動(dòng)態(tài)平衡控制策略參數(shù)優(yōu)化59-71
• 5.2.1 遺傳算法的原理及缺陷59-60
• 5.2.2 自然免疫學(xué)基本原理60-61
• 5.2.3 免疫遺傳算法的基本原理61-63
• 5.2.4 免疫遺傳算法的設(shè)計(jì)63-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 第6章 混合動(dòng)力裝載機(jī)的節(jié)能控制臺(tái)架試驗(yàn)研究73-79
• 6.1 混合動(dòng)力試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與工作原理73-76
• 6.2 試驗(yàn)的結(jié)果分析76-78
• 6.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)瞬時(shí)優(yōu)化控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證76-77
• 6.2.2 超級(jí)電容SOC動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證77-78
• 6.3 本章小結(jié)78-79
• 第7章 結(jié)論與工作展望79-81
• 7.1 工作總結(jié)79
• 7.2 工作展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85

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