油液混合動力挖掘機能量回收與再利用控制方法研究.pdf

1、鑒于現(xiàn)有油液混合挖掘機尚存在的不足，為進一步降低其燃油消耗率，改善其動臂下降時的平穩(wěn)性，設計了一個改進的挖掘機油液混合動力系統(tǒng)，研制了扭矩耦合式油液混合動力挖掘機試驗平臺。主要研究具有以下創(chuàng)新點:
　　1)創(chuàng)新研制了一種以液壓泵/馬達為能量轉(zhuǎn)換器的挖掘機油液混合動力系統(tǒng)，實現(xiàn)了動臂下降勢能回收與發(fā)動機效率優(yōu)化的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，解決了液壓蓄能器參數(shù)難以匹配、能量回收過程中損失較大等問題。建立了主泵、輔助液壓泵/馬達、柴油發(fā)動機和分動箱等部

2、件的數(shù)學模型，并在AMESIM平臺上構(gòu)建了相應的復雜模型和工作裝置的動力學模型，構(gòu)建了仿真實驗平臺。設計并試制了相應的試驗樣機。
　　2)提出了一種發(fā)動機泵組負載預測方法與一階滑?？刂品椒ㄏ嘟Y(jié)合的挖掘機油液混合動力系統(tǒng)控制策略。仿真和實驗結(jié)果表明，用該方法解決了PID負載扭矩預測轉(zhuǎn)速控制在預測模型參數(shù)誤差過大時存在大幅振蕩的問題;并減少了20％～40％的轉(zhuǎn)速波動，提高了發(fā)動機工作點控制的穩(wěn)定性，從而降低發(fā)動機燃油消耗及廢氣排放，可

3、以減少4％的燃油消耗。
　　3)以動臂液壓缸的上腔壓力為控制目標，提出了動臂勢能回收的二階滑模壓力super-twisting控制方法。研究了扭矩耦合式油液混合動力挖掘機動臂下降勢能回收過程，針對液壓壓力控制系統(tǒng)的二階相對階特性，采用二階滑模super-twisting控制方法，給出了一種壓力控制目標的確定方法。仿真和實驗結(jié)果表明，采用該方法回收勢能過程中，油缸上腔壓力能以小于2 bar的波幅穩(wěn)定在22 bar控制值上;從而說明該