【摘要】：隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速穩(wěn)定地增長，裝載機作為工程機械的主要機型之一，迎來了前所未有的發(fā)展機遇。但是由于裝載機本身油耗高、排放差，在石油資源不斷耗盡、環(huán)境問題日益嚴重的今天，研究高效、節(jié)能、環(huán)保的裝載機具有重要意義。汽車行業(yè)對混合動力技術應用研究的成功案例，為工程機械的節(jié)能研究提供了一個嶄新的研究思路。國外關于工程機械混合動力的研究起步較早，國內(nèi)的企業(yè)和高校也進行了相關課題的研究，但是整體水平還很落后，尤其是在混合動力系統(tǒng)能量管理控制策略和參數(shù)匹配方面還需要開展大量的研究工作。 本文結合裝載機的工況特點對并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)進行了能量管理策略的理論與仿真研究。在某ZL50裝載機基礎上，以提高混合動力系統(tǒng)燃油經(jīng)濟性為目標，，主要采用隨機動態(tài)規(guī)劃算法進行了混合動力系統(tǒng)控制策略的設計。提出了基于動態(tài)規(guī)劃算法的混合動力系統(tǒng)能量管理問題；將負載轉(zhuǎn)矩需求看作是一個Markov隨機過程，通過在線計算負載轉(zhuǎn)矩遷移概率矩陣使得隨機動態(tài)規(guī)劃算法能夠根據(jù)不同的工作條件快速制定相應的控制策略；對狀態(tài)空間和控制變量進行了合理的優(yōu)化，顯著提高了控制策略的計算效率；并且提出了基于隨機動態(tài)規(guī)劃的混合動力系統(tǒng)能量管理問題的求解算法。 采用MATLAB/Simulink建立裝載機并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的仿真模型，并在仿真模型基礎上分別加入多工作點控制策略、瞬時優(yōu)化算法和隨機動態(tài)規(guī)劃算法進行了仿真研究。仿真結果表明，與傳統(tǒng)裝載機相比，采用上述三種控制算法的并聯(lián)式混合動力裝載機都能夠達到一定的節(jié)能效果，尤其是隨機動態(tài)規(guī)劃算法能夠有效地改善發(fā)動機的工作狀態(tài)，節(jié)約燃油的效果最為明顯。隨機動態(tài)規(guī)劃算法在提高發(fā)動機的燃油效率的同時能夠?qū)⒊夒娙軸OC值限制在較小的高效范圍內(nèi)變化，從而保證了混合動力系統(tǒng)在整個工作過程中能夠始終保持在高效的狀態(tài)下運行。
[Abstract]:With the sustained and stable economic growth in China, loaders, as one of the main models of construction machinery, have ushered in unprecedented development opportunities. However, due to the high fuel consumption and poor emission of the loader itself, it is of great significance to study the high efficiency, energy saving and environmental protection loaders because of the continuous depletion of oil resources and the increasingly serious environmental problems. The successful case of hybrid power technology application in automobile industry provides a new research idea for energy saving research of construction machinery. The research on hybrid power of construction machinery started early in foreign countries, and the domestic enterprises and colleges and universities have also carried on the related research, but the overall level is still very backward, especially in the hybrid power system energy management control strategy and parameter matching still need to carry out a lot of research work. In this paper, the theory and simulation of energy management strategy for parallel hybrid power system are studied according to the working conditions of loaders. On the basis of a ZL50 loader, in order to improve the fuel economy of hybrid power system, the control strategy of hybrid power system is designed by using stochastic dynamic programming algorithm. The energy management problem of hybrid power system based on dynamic programming algorithm is proposed, and the load torque requirement is regarded as a Markov stochastic process, and the stochastic dynamic programming algorithm can quickly formulate the corresponding control strategy according to different working conditions by calculating the load torque transfer probability matrix online, and the state space and control variables are reasonably optimized, which significantly improves the computational efficiency of the control strategy. An algorithm for solving the energy management problem of hybrid power system based on stochastic dynamic programming is proposed. The simulation model of parallel hybrid power system of loader is established by MATLAB/Simulink, and the multi-working point control strategy, instantaneous optimization algorithm and stochastic dynamic programming algorithm are added to the simulation model. The simulation results show that compared with the traditional loaders, the parallel hybrid loaders with the above three control algorithms can achieve certain energy saving effect, especially the stochastic dynamic programming algorithm can effectively improve the working state of the engine, and the fuel saving effect is the most obvious. The stochastic dynamic programming algorithm can not only improve the fuel efficiency of the engine, but also limit the SOC value of the supercapacitor to a small and efficient range, thus ensuring that the hybrid power system can always run in an efficient state throughout the whole working process.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU623.9

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李相哲,丁干,石常青;混合電動車及其蓄電池[J];電池工業(yè);2003年02期

2 竇國珍,黃念慈,張志釗,賀明智;節(jié)能型電動車驅(qū)動系統(tǒng)的研究[J];電力電子技術;2003年02期

3 鄒乃威;章二平;于秀敏;戴群亮;李開亮;;同軸并聯(lián)混合動力裝載機控制策略的研究[J];中國工程機械學報;2012年02期

4 楊為民,姚喜,朱成建,孫小梅;WY22Lc型履帶式液壓挖掘機[J];工程機械;2002年07期

5 程樹康,王鐵成,崔淑梅,邱長華;混合動力電動車能量匹配的仿真研究[J];高技術通訊;2001年06期

6 聶崇訓;;國外動態(tài)[J];工程機械;2009年04期

7 李吉;李華聰;;仿真軟件AMESim應用研究[J];航空計算技術;2006年01期

8 車明哲;佟琨;宋錦春;;具有超級電容和節(jié)能閉環(huán)液壓系統(tǒng)的混合動力液壓挖掘機的研究[J];機床與液壓;2012年07期

9 劉濤;劉清河;姜繼海;;并聯(lián)式液壓混合動力車輛再生制動的影響因素[J];吉林大學學報(工學版);2010年06期

10 趙丁選;陳明東;戴群亮;章二平;徐春博;;油液混合動力液壓挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)[J];吉林大學學報(工學版);2011年S1期

相關博士學位論文 前10條

1 石榮玲;裝載機并聯(lián)液壓混合動力系統(tǒng)設計與控制策略研究[D];中國礦業(yè)大學;2011年

2 姚永明;基于液壓變壓器的裝載機節(jié)能研究[D];吉林大學;2011年

3 杭勇;柴油發(fā)動機控制模型及控制算法的設計與仿真研究[D];江蘇大學;2002年

4 張彥廷;基于混合動力與能量回收的液壓挖掘機節(jié)能研究[D];浙江大學;2006年

5 吳劍;并聯(lián)式混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化研究[D];山東大學;2008年

6 肖清;液壓挖掘機混合動力系統(tǒng)的控制策略與參數(shù)匹配研究[D];浙江大學;2008年

7 徐立;應用超級電容的工程機械混合動力系統(tǒng)仿真研究[D];武漢理工大學;2008年

8 朱慶林;基于瞬時優(yōu)化的混合動力汽車控制策略研究[D];吉林大學;2009年

9 李衛(wèi)民;混合動力汽車控制系統(tǒng)與能量管理策略研究[D];上海交通大學;2008年

10 鄭維;混合動力汽車動力總成參數(shù)匹配方法與控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 衣冠超;液壓挖掘機混合動力系統(tǒng)的節(jié)能控制與參數(shù)優(yōu)化[D];吉林大學;2011年

2 寧濤;基于混合動力的液壓挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)研究[D];吉林大學;2011年

3 龔俊;液壓挖掘機混合動力系統(tǒng)建模及控制策略研究[D];中南大學;2011年

4 曾晶;基于超級電容的混合動力液壓挖掘機儲能系統(tǒng)研究[D];中南大學;2011年

5 吳偉岸;混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)選擇及匹配研究[D];合肥工業(yè)大學;2005年

6 費望龍;混合動力液壓挖掘機控制策略設計與參數(shù)優(yōu)化研究[D];中南大學;2008年

7 謝迪;混合動力液壓挖掘機動力系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2008年

8 張平平;并聯(lián)式混合動力汽車控制策略的研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

9 孔慶;混合動力汽車能量管理策略及SOC估計研究[D];山東大學;2009年

10 張敏杰;油液混合動力挖掘機動力系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2010年

本文編號：2508766