本文關(guān)鍵詞：礦用自卸車(chē)電傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略研究及優(yōu)化分析　出處：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：大型礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)是露天礦山運(yùn)輸中的重要運(yùn)輸設(shè)備,其運(yùn)載能力強(qiáng),機(jī)動(dòng)性高,工作效率高,在全球各大露天礦山中廣泛使用。大功率交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為電動(dòng)輪自卸車(chē)關(guān)鍵技術(shù)也是世界各大礦山設(shè)備生產(chǎn)廠商提升產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。作為自卸車(chē)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心,電傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略將駕駛意圖解析成系統(tǒng)各部分的控制目標(biāo),控制系統(tǒng)發(fā)揮出更好的工作能力,以滿足自卸車(chē)運(yùn)載作業(yè)過(guò)程中的各類需求。本文從解決礦用自卸車(chē)動(dòng)力性能需求入手,對(duì)某220t礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)電傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了研究,得到了可靠的控制策略,通過(guò)礦山運(yùn)載試驗(yàn),證明該策略能夠滿足自卸車(chē)作業(yè)循環(huán)中的各種動(dòng)力需求。對(duì)礦用自卸車(chē)典型循環(huán)工況的構(gòu)建進(jìn)行了研究,并根據(jù)所得循環(huán)工況對(duì)控制策略進(jìn)行了優(yōu)化分析,得出了電傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化控制策略。首先,對(duì)研究對(duì)象的電傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析,以優(yōu)先滿足自卸車(chē)動(dòng)力性能需求為目標(biāo),從自卸車(chē)的行駛性能、系統(tǒng)功率匹配和自卸車(chē)不同行駛狀態(tài)三方面進(jìn)行分析,推導(dǎo)出電傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略的主體框架。然后,將電傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng):動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和牽引系統(tǒng),分別對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了研究。對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作曲線和交流發(fā)電機(jī)恒磁通匹配規(guī)則,提出了兩條跟隨控制規(guī)則:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨加速踏板指令和直流母線電壓跟隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。對(duì)于牽引系統(tǒng),根據(jù)自卸車(chē)不同行駛狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速特征,提出了基于電機(jī)轉(zhuǎn)速的邏輯門(mén)限規(guī)則的轉(zhuǎn)矩控制決策,并確定了不同決策下的電機(jī)控制目標(biāo)與踏板指令的解析關(guān)系。對(duì)自卸車(chē)行駛過(guò)程中出現(xiàn)的特殊狀態(tài)的判定條件和控制決策進(jìn)行了研究,完善了牽引系統(tǒng)控制策略。針對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)的控制策略設(shè)計(jì)了相關(guān)試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了本文研究的控制策略能夠滿足自卸車(chē)的動(dòng)力需求。隨后,針對(duì)目前礦用自卸車(chē)循環(huán)工況研究結(jié)果較少,而循環(huán)工況對(duì)指導(dǎo)自卸車(chē)控制策略優(yōu)化十分重要的情況,本文提出了基于礦山試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建礦用自卸車(chē)循環(huán)工況的方法。利用行程分析法,根據(jù)礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)特點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)片段劃分,提取合適的特征參數(shù),通過(guò)主成分分析和密度峰值聚類,得到帶有自卸車(chē)行駛特征信息的循環(huán)工況分類片段,合理抽取這些片段,得到了礦用自卸車(chē)典型循環(huán)工況,為礦用自卸車(chē)優(yōu)化控制策略提供全類別工況的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。最后,基于所得的循環(huán)工況數(shù)據(jù),對(duì)電傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了優(yōu)化分析。通過(guò)對(duì)不同工況類別下電傳動(dòng)系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)的分析,推導(dǎo)出不同工況下的控制重點(diǎn)。提出了改進(jìn)最小距離分類法結(jié)合工況類別的二次判斷,得到用于指導(dǎo)控制決策的工況識(shí)別結(jié)果�；诠r識(shí)別結(jié)果,對(duì)原有控制策略進(jìn)行了優(yōu)化。所得優(yōu)化策略重新規(guī)劃了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作曲線,以提高自卸車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí),對(duì)不同工況下駕駛意圖解析方式做出了調(diào)整,使系統(tǒng)控制目標(biāo)偏向于該工況類別的控制重點(diǎn)。此外,還對(duì)不同工況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)行了限定,以應(yīng)對(duì)不同工況高轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力性或操控性需求。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD634.9

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本文編號(hào)：1312977