液压挖掘机混合动力系统的节能控制与参数优化

【摘要】：本文结合国家863重大专项(2009AA044403)“新型混合动力工程机械关键技术及系统”,主要以液压挖掘机混合动力综合实验台为依托,研究液压挖掘机混合动力系统的节能问题。本文对液压挖掘机采用并联式混合动力系统,并根据液压挖掘机的工况特点,提出瞬时优化控制策略对其进行控制。在Matlab/Simulink环境下,对液压挖掘机混合动力系统的模型进行仿真,结果表明,瞬时优化控制的节能效果与基于规则的逻辑门限控制相比略有优势。使用遗传算法对液压挖掘机混合动力系统进行参数匹配,同时对瞬时优化控制策略的控制参数进行优化。仿真结果表明,优化后,液压挖掘机混合动力系统的节约燃油率由未优化时的5%左右,提高至13.5%左右,实现了节能的控制目标。本文的研究成果对液压挖掘机混合动力系统的节能问题具有一定的理论指导意义。 【关键词】：液压挖掘机 混合动力 节能控制 瞬时优化 参数匹配 遗传算法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU621
【目录】：

• 提要4-7
• 第1章 绪论7-21
• 1.1 液压挖掘机节能研究的意义7-8
• 1.2 国内外液压挖掘机节能研究现状8-10
• 1.2.1 国外液压挖掘机节能研究现状8-9
• 1.2.2 国内液压挖掘机节能研究现状9-10
• 1.3 混合动力技术的发展现状10-16
• 1.3.1 混合动力技术的提出及研究意义10-12
• 1.3.2 混合动力系统简介12-15
• 1.3.3 混合动力液压挖掘机的发展现状15-16
• 1.4 混合动力液压挖掘机控制策略研究概况16-18
• 1.4.1 发动机定工作点控制策略16-17
• 1.4.2 电量维持型控制策略17-18
• 1.5 课题的提出及研究内容18-21
• 1.5.1 课题的提出18-19
• 1.5.2 课题的主要研究内容19-21
• 第2章 液压挖掘机混合动力系统研究21-35
• 2.1 液压挖掘机构成21-22
• 2.1.1 液压挖掘机执行机构的组成21-22
• 2.1.2 液压挖掘机工作装置液压系统的工作原理22
• 2.2 液压挖掘机的工况22-24
• 2.3 液压挖掘机混合动力驱动结构研究24-34
• 2.3.1 混合动力系统的结构形式24-27
• 2.3.2 液压泵控制原理27-29
• 2.3.3 发动机特性29-31
• 2.3.4 电动发电机特性及控制原理31-33
• 2.3.5 蓄能装置33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 液压挖掘机并联混合动力系统的控制策略研究35-49
• 3.1 混合动力系统控制策略的发展现状35-39
• 3.1.1 汽车混合动力系统控制策略的发展现状35-36
• 3.1.2 液压挖掘机混合动力系统控制策略的发展现状36-39
• 3.2 液压挖掘机混合动力系统的瞬时优化控制39-48
• 3.2.1 瞬时优化控制简介39
• 3.2.2 瞬时等效燃油消耗的计算39-45
• 3.2.3 超级电容SOC值维持策略45-47
• 3.2.4 瞬时优化控制策略目标函数的建立47-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第4章 液压挖掘机混合动力系统的仿真研究49-61
• 4.1 并联式混合动力系统总体模型49-50
• 4.2 混合动力系统主要元件仿真模型50-55
• 4.2.1 发动机模型50-52
• 4.2.2 电动发电机模型52-53
• 4.2.3 超级电容模型53-55
• 4.3 混合动力系统控制策略的仿真研究55-60
• 4.3.1 基于规则的逻辑门限控制策略的仿真结果55-58
• 4.3.2 瞬时优化控制策略的仿真结果58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 液压挖掘机混合动力系统的参数匹配及基于瞬时优化的节能潜力计算61-71
• 5.1 液压挖掘机并联混合动力系统的参数匹配61-67
• 5.1.1 参数匹配基本要素61-62
• 5.1.2 参数匹配方法62-63
• 5.1.3 仿真条件63-65
• 5.1.4 参数匹配仿真结果65-67
• 5.2 基于瞬时优化的节能潜力计算67-70
• 5.2.1 节能潜力优化计算的问题描述67-68
• 5.2.2 节能潜力优化计算及结果分析68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 工作展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 摘要79-81
• Abstract81-82

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