基于AMEsim的混合动力液压挖掘机系统建模及控制策略研究

为了能够从理论上对混合动力液压挖掘机进行研究,并找出有利于系统节能和降低排放的有效途径,以某20t液压挖掘机为原型,分析其动力系统各元件特性,并利用AMEsim软件建立并联式混合动力挖掘机系统的整机仿真模型.通过试验采集挖掘机在典型工况下的功率谱.根据挖掘机的工况特点,提出一种基于工况预测的准定工作点控制策略,并应用于仿真模型.仿真结果表明,所提出的控制策略能有效地减小超级电容电荷状态(SOC)波动,稳定发动机工作点,提高燃油经济性.     

基于混合动力液压挖掘机系统优化设计的研究

本文分析了我国对混合动力的液压挖掘机系统的研究情况,以此探讨工程机械中采用混合动力技术能否有效适用,在此基础上对液压挖掘机系统优化设计中混合动力技术的具体应用进行了相应的探讨,明确了基于混合动力液压挖掘机系统在串联和并联两种方式上的运行原理,同时评价并对比了串联和并联两种方式下混合动力液压挖掘机系统的性能、经济性及其节...     

基于动态规划的挖掘机混合动力系统优化与试验

为了提高液压挖掘机混合动力系统的效率,研究了挖掘机混合动力系统的控制策略与参数优化方法。通过分析挖掘机混合动力系统的工作原理与各元件的特性,建立挖掘机混合动力系统的仿真模型。针对挖掘机工况特点,以系统燃油经济性为目标,提出一种基于动态规划的能量管理控制策略,实现能量管理的全局优化。在前述动态规划算法基础上,对系统进行参数匹配分析,并通过MATLAB对优化结果进行仿真。最后,通过样机进行试验,对系统优化方法的可行性与有效性进行验证。     

混合动力液压挖掘机动力控制策略的研究

设计了一套液压挖掘机的节能液压系统,并且提出了具有超级电容混合动力液压挖掘机的全新结构和动力控制策略。通过计算机仿真,得出了对22吨并联式混合动力液压挖掘机的最优配置。     

大型液压挖掘机在高原地区的动力匹配探讨

针对在平原地区已定型的某大型液压挖掘机在高原地区使用时出现增压器损坏的问题,通过对该挖掘机在2000m和4000米不同海拔高度的柴油机和整机性能数据进行分析,制定了多个柴油机与整机主泵匹配方案进行调试,最终解决了高海拔地区柴油机增压器损坏的问题,同时也优化了整机使用性能。     

混合动力挖掘机动力系统方案设计与仿真研究

基于公理设计(axiomatic design,AD)与发明问题解决原理(theory of inventive problem solving,TRIZ)的集成模型进行混合动力挖掘机动力系统方案设计,优选以超级电容和ISG(integrated starter generator)电机组成辅助动力源的并联混合动力系统方案.提出了发动机双模式转矩均衡控制策略,实现发动机工作点的自适应调节.混合动力挖掘机系统的SIMULINK建模仿真结果表明,方案及控制策略具有显著的节能效果.     

混合动力液压挖掘机模拟试验台设计

混合动力液压挖掘机模拟试验台是混合动力工程机械基础研究的重要工具.根据模拟试验台的研究内容对试验台中动力系统、负载系统、控制系统和软件系统的设计方案进行了介绍.     

基于模糊控制液压混合动力挖掘机回转装置控制仿真研究

为了能够提高液压混合动力挖掘机回转装置控制的稳定性,提高回转装置的工作效率,利用模糊控制和PID控制器相结合方法对其进行控制。首先,分析了液压混合动力挖掘机回转装置的工作原理;接着,研究了液压混合动力挖掘机回转装置的数学模型;然后进行了模糊控制器和模糊PID控制器的设计;最后,进行了仿真分析,仿真结果表明,该控制方法具有较高的鲁棒性。     

基于CPR网络的全液压混合动力挖掘机

针对挖掘机运行过程中所产生的能量损失,分析了现有全液压挖掘机系统的优缺点,综述了挖掘机节能技术的发展状况。依据液压泵/马达(二次元件)四象限工作特性和液压变压器的特点,建立了基于CPR网络的全液压混合动力挖掘机系统,采用液压泵/马达回收挖掘机旋转运动制动动能,采用液压变压器回收挖掘机直线运动势能,解决了现有挖掘机的传动效率和能量利用率低的问题。     

基于功率协调控制的液压挖掘机节能系统研究

在分析发动机工作特性的基础上,根据负载变化的多样性与复杂性,提出了恒功率与变功率相结合的控制策略,通过节能控制器对发动机和泵进行控制,使发动机-泵-负载达到良好匹配。并在液压挖掘机试验样机上进行试验。试验结果表明,采用该控制策略后,缩小了发动机随负载的变化范围,提高了燃油利用率和整机效率,提高了系统的响应速度,达到较好节能效果。     

挖掘机并联式混合动力系统建模及控制策略研究

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统,基于其工作机理,建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型,以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果,基于系统动力学模型及负载状况,以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标,设计了一种多点控制策略。仿真结果表明,柴油机发动机模型合理有效,设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。     

蓄能器在液压挖掘机能量回收中的仿真研究

液压挖掘机在工作过程中存在着较大的能量损失,其原因是其转台转动惯量大且需要频繁启动和制动,故而进行能量回收方面的研究有着较为重要的意义。针对液压挖掘机回转液压系统,采用蓄能器进行能量回收,并在转台反向启动时予以释放,以实现转台制动能量的回收和再利用。同时,对液压挖掘机能量回收系统中的蓄能器参数的选择进行了分析。在此基础上对节能方法的能量回收机理进行了分析,并利用AMESim软件进行了仿真试验,结果表明,该节能系统节能效果较为明显,液压挖掘机能耗得到了降低。     

基于工况识别和动态混合度优化的控制策略

混合动力技术给液压挖掘机节能注入了新的生机,但挖掘机工况复杂,负载波动剧烈,给控制策略的制定带来极大挑战。研究了动态工作点控制策略的不足,针对液压挖掘机工况特点,提出了一种基于工况识别和动态混合度优化的并联混合动力挖掘机控制策略。该策略根据负载和电池组的荷电状态(SOC)确定当前工况下双动力源的功率组合,实现动力性能和节能效果的综合优化。试验表明,该策略克服了动态工作点控制策略的不足,优化了发动机工作点和电池SOC工作区间,较大幅度地提高了整机的燃油经济性。     

油液混合动力挖掘机多控制策略参数匹配仿真

为提高油液混合动力系统挖掘机的节能效果,研究了辅助动力系统多控制策略的参数匹配问题。根据动力源驱动结构、工作原理及负载特性,提出稳定发动机工作点+恒排量释放、稳定发动机工作点+恒扭矩释放、稳定主泵工作点+恒排量释放及稳定主泵工作点+恒扭矩释放四种控制策略,并建立了系统主要元件数学模型,仿真对比分析四种控制策略的节能效果,得出稳定发动机工作点+恒排量释放节能效果最优的结论,并依此确定辅助马达参数。仿真结果表明:较原系统,参数匹配后的混合动力系统节油率提高了9.8%,工作效率提升了9.72%。     

挖掘机混合动力系统试验台液压加载系统设计

加载系统是挖掘机混合动力系统试验台的重要装置。结合6t混合动力系统试验台的技术要求,分析了加载系统的技术参数,确定了基于溢流阀的液压加载系统设计方案。给出了液压加载系统的工作原理图,介绍了加载系统的工作过程。建立了基于AMESim平台的液压加载系统仿真模型。对加载系统的最大加载功率和典型工况下加载功率进行了仿真计算。仿真结果表明:所设计的液压加载系统能满足设计要求。研制了液压加载系统样机,对样机的加载功率进行了实验测试,实验结果表明,加载系统输出功率误差     

液压挖掘机控制系统的节能研究

本文针对液压挖掘机功率不匹配运行所产生的损失问题,设计了包含负载-泵-发动机三者的联合控制系统,实现了对柴油机和变量泵以及变量泵和负载的节能功率匹配控制,提高了发动机速度的稳定性,并对传统的由司机选择动力模式的方法进行了改进。     

液压挖掘机电容蓄能式并联混合动力系统结构及控制策略研究

分析了以电容器为蓄能装置的液压挖掘机并联混合动力系统的结构,在此基础上,针对液压挖掘机的工况,提出了以发动机工作点和电容器荷电状态（state of charge,SOC）值为优化变量的控制策略,并建立了试验系统对该控制策略进行试验研究。研究结果表明,采用该控制策略后,改善了发动机工作点的分布区域,抑制了电容器SOC的变化幅度,且基本不影响系统的响应性能。