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%。     

基于转矩预测的混合动力挖掘机控制策略

针对油液混合动力挖掘机燃油效率偏低、能量损失较大等问题,提出一种基于转矩预测的油液混合动力挖掘机动态规划控制策略。分析挖掘机工况循环的负载特性;确定进行需求转矩预测所需的最小样本长度;利用经验模态分解对挖掘机需求转矩曲线进行周期分割,并得到下一周期的预测转矩;提出基于动态规划算法的控制策略。通过仿真分析可知,利用该控制策略可使发动机最大输出转矩下降28.9%,燃油消耗量降低32.5%,同时将蓄能器压力维持在设定范围内。     

并联式液压混合动力公交车能量管理控制策略研究

针对城市公交车存在燃油经济性较差且排放污染高的问题,基于复合蓄能器的并联式液压混合动力公交车构型,提出了一种基于逻辑门限值的能量管理控制策略,实现工作模式的动态切换,并完成整车参数匹配,基于AMESim与MATLAB,搭建联合仿真平台,利用AMESim软件搭建整车液压系统模型,在MATLAB/Simulink/Stateflow环境下基于整车运行状况、高低压蓄能器压力与整车需求转矩搭建整车控制策略模型。在中国典型城市公交循环下对车辆经济性以及尾气排放情况进行仿真验证,仿真结果表明:在中国典型城市公交循环工况下,并联式液压混合动力公交车燃油消耗量为19.79 L/100 km,相比传统燃油公交车减少了31.2%,使车辆燃油经济性得到提高,并减少了排放,尾气中碳氧化合物、碳氢化合物、氮氧化合物的排放量分别减少了47.7%,34.9%,22.3%。     

CHS混合动力系统建模与仿真研究

针对单模复合功率分流混合动力系统,文中分析了该混合动力系统的工作模式和节油原理,应用Matlab/Simulink中建立了整车控制模型,并应用LMS/AMESim中建立了整车及动力系统关键部件模型,在此基础上对整车的动力性与经济性进行联合仿真研究,并与实车的动力性与经济性进行比较。试验结果表明,本文提出的混合动力系统具有良好的综合性能,建立的联合仿真模型具有良好的精度。     

功率分流式混合动力系统参数匹配优化研究

功率分流式混合动力系统部件参数的匹配优化对整车的动力性和燃油经济性具有显著影响。以某款功率分流式混合动力客车为研究对象,采用车辆系统动力学理论和经验公式对动力系统部件参数进行初步匹配,然后针对蜜蜂算法、遗传算法等具有优化周期长、寻优能力较差等特点,提出一种带精英策略的遗传算法和模拟退火算法的组合优化算法,利用组合优化算法对动力系统部件参数进一步优化,在中国城市公交典型工况下,使用Isight、Matlab/Simulink和Cruise软件进行500次联合优化仿真。结果表明:相比于优化前,500次优化后整车综合油耗降低了4.5 L/100 km,节油率达16.6%,同时优化后的发动机和二号电机的工作效率向高效区移动,验证了组合优化算法对动力系统部件参数优化的有效性。     

ISG型中度混合动力汽车驱动工况控制策略优化

在汽车动力学理论的基础上,通过对基于集成起动机/发电机(Integrated starter/Generator,ISG)的中度混合动力汽车(Medium hybrid electric vehicle,Medium-HEV)的系统效率进行瞬时优化计算,得到ISG型中度混合动力汽车控制策略,确定控制策略中三个关键系数:电池电量切换阈值XSC,发动机充电曲线系数Xe_chg和发动机关闭曲线系数Xe_off,以及它们的取值范围。在Matlab/Simulink仿真平台下,建立ISG型中度混合动力汽车整车仿真模型,将电池电量变化值△SC折算为等效油耗,以ISG型中度混合动力系统综合油耗最小为优化目标优选三个系数的取值,从而确定ISG型中度混合动力系统动力源的匹配和优化控制策略。仿真结果表明,与传统汽车相比,ISG型中度混合动力汽车的油耗降低了36.95%,明显提高了中度混合动力系统燃油经济性。     

油液混合动力液压挖掘机原理及系统研究综述

该文从混合动力能量源的组成、系统结构型式、能量回收与释放方式等方面阐述了液压挖掘机混合动力系统原理,并对比分析其各自的特点。将油液混合动力液压挖掘机系统以能量释放方式分为扭矩耦合式、流量耦合式的油液混合动力系统,分析其系统原理及控制方法,总结其节能原理及技术难点。在流量耦合式油液混合动力系统分析中,以合流位置的不同,将其分为泵前供油与泵后合流的流量耦合,并针对不同能量源产生的流量耦合问题,阐明基于蓄能器—液压缸型式的油液混合动力系统原理及特性。油液混合动力液压挖掘机的发展方向包括开发适应挖掘机作业工况的高性能且高性价比的新元件、优化能量管理策略及对能量回收对象的进一步研究。     

一种具有主副箱结构的混合动力系统及仿真分析

以提高混合动力城市客车燃油经济性为目标,解决换挡过程中的动力中断问题,提出了一种带有副箱的新型混合动力系统。对原有车型重新进行电机、发动机等关键部件的参数匹配,介绍了混合动力变速装置具体的换挡过程。在Matlab/Simulink环境下,对电动汽车仿真软件ADVISOR进行二次开发,构建并联式混合动力城市客车整车模型,并与原型客车进行仿真对比分析;采用AMEsim软件对新型混合动力系统建模,进行换挡品质仿真分析。仿真结果表明,提出的新型混合动力变速系统在C-WTVC和UDDS工况下燃油消耗率降低均超过18%,动力性符合设计要求,换挡过程较为平顺,冲击度较小,并且实现了无动力中断换挡。     

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。     

基于AMESim的混合动力挖掘机动力匹配研究

探索了并联混合动力液压挖掘机的匹配方法,设计了一套基于某中型液压挖掘机的并联混合动力系统方案和一种基于分工况的综合控制策略。利用AMESim软件对发动机、电池组、液压系统和工作装置分别进行了建模和分析,最终建立了整个系统的仿真模型并对不同工况进行了仿真分析。仿真结果表明:该动力匹配方案和控制策略能够稳定发动机的工作点,可以对电池组进行有效管理和保护,获得较好的动力性指标和节能指标。     

混合型液压挖掘机能量回收/释放系统设计与研究

全球化能源危机的加剧,对液压挖掘机的节能减排提出了更高要求。传统液压挖掘机能量利用率低,针对该情况,设计了混合型液压挖掘机臂架的势能回收/释放系统,可实现系统稳定运行下的能量回收/释放最大化。建立了能量回收/释放系统模型,并使用实际参数,利用AMESim和MATLAB软件对系统进行仿真。仿真结果表明,该系统可提高能量利用率,优化系统使用性能。     

22吨液压挖掘机能量损失的研究

针对液压挖掘机在工作过程中存在的大量能量损失,以22t液压挖掘机为研究对象,基于MATLAB软件的Simulink和SimScape建立了整机的仿真模型,并分析了在液压挖掘机内的能量分配和能量损失。在此基础上研究得出采用闭环的液压系统的混合动力液压挖掘机可以减少系统的能量损失,达到节能的目的。     

基于负载平衡的混合动力挖掘机功率匹配研究

液压挖掘机在工作时,工况变化剧烈,但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的,通过对单工作循环能量的回收与利用,能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡,使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用SimulationX对原机系统进行建模,包括液压系统、柴油机、多体动力学模型,并与试验数据进行对比,验证仿真模型;将油液混合动力系统应用到原机系统,并对主要参数进行匹配;在前馈与压力双控制方案下,对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现:在前馈与压力双控制方案下,能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳,基本稳定在燃油高效区。     

Excavator energy-saving efficiency based on diesel engine cylinder deactivation technology

The hydraulic excavator energy-saving research mainly embodies the following three measures: to improve the performance of diesel engine and hydraulic component, to improve the hydraulic system, and to improve the power matching of diesel-hydraulic system-actuator. Although the above measures have certain energy-saving effect, but because the hydraulic excavator load changes frequently and fluctuates dramatically, so the diesel engine often works in high-speed and light load condition, and the fuel consumption is higher. Therefore, in order to improve the economy of diesel engine in light load, and reduce the fuel consumption of hydraulic excavator, energy management concept is proposed based on diesel engine cylinder deactivation technology. By comparing the universal characteristic under diesel normal and deactivated cylinder condition, the mechanism that fuel consumption can be reduced significantly by adopting cylinder deactivation technology under part of loads condition can be clarified. The simulation models for hydraulic system and diesel engine are established by using AMESim software, and fuel combustion consumption by using cylinder-deactivation-technology is studied through digital simulation approach. In this way, the zone of cylinder deactivation is specified. The testing system for the excavator with this technology is set up based on simulated results, and the results show that the diesel engine can still work at high efficiency with part of loads after adopting this technology; fuel consumption is dropped down to 11% and 13% under economic and heavy-load mode respectively under the condition of driving requirements. The research provides references to the energy-saving study of the hydraulic excavators.     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

绞车型升沉补偿模拟试验台虚拟样机

为弥补物理样机参数修改和试验结果观察不便、运行成本高等不足,开展了绞车型升沉补偿模拟试验台虚拟样机的研究。在Simcenter 3D motion中完成多体动力学模块建模,用AMESim完成液压控制系统建模,在主仿真平台MATLAB/Simulink中完成主控制器的建模,最后基于联合仿真接口实现3个软件的联合仿真,搭建了试验台的虚拟样机。仿真与试验结果对比表明,所建立的试验台虚拟样机模型准确,能较真实反映原物理样机模型,为进一步优化绞车型升沉补偿系统的设计参数和控制策略、提高补偿精度提供了验证平台,同时该虚拟样机搭建方法也为其他复杂机电液系统的仿真提供有益参考。     

基于多学科协同仿真的液压系统性能匹配研究

针对正铲挖掘机液压系统与工作装置负载的性能匹配问题,提出了多学科协同仿真方法,并应用于整机系统的性能仿真研究。为准确模拟挖掘机工作过程中各子系统的性能参数变化,基于多刚体动力学软件ADAMS建立了工作装置的机构仿真模型,并利用离散元仿真软件EDEM模拟了挖掘机不同进给深度的实际挖掘负载;然后,根据液压系统原理及控制方式,以AMESim为主仿真平台,建立了复合控制泵模型;最后,构建了全系统机液协同仿真模型。分别对液压系统工作过程中液压泵和各液压缸的性能参数进行了仿真验证,并模拟了不同挖掘负载对液压系统性能参数的影响变化。研究结果表明,该协同仿真方法能够用于对复杂系统进行准确、有效地建模,并验证了所设计的液压系统在多变负载工况下性能匹配参数的合理性。