重型工程運(yùn)輸電動(dòng)車(chē)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、重型工程運(yùn)輸車(chē)一直以來(lái)都在礦山運(yùn)輸領(lǐng)域扮演著重要角色,電傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展也給重型工程運(yùn)輸車(chē)在載重量和運(yùn)輸效率上都帶來(lái)很大的提高。然而,傳統(tǒng)的重型工程運(yùn)輸車(chē)的電傳動(dòng)系統(tǒng)均存在著燃油經(jīng)濟(jì)性低、能量利用率不高的問(wèn)題,尤其是將電制動(dòng)的能量白白消耗到了能耗電阻上;而且在采取輪式驅(qū)動(dòng)技術(shù)后,重型工程運(yùn)輸車(chē)苛刻的穩(wěn)定性需求對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的控制方法提出了更高的要求;這些問(wèn)題都制約了重型工程運(yùn)輸車(chē)的發(fā)展。
　　本文主要就重型工程運(yùn)輸車(chē)的電傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與參數(shù)

2、匹配、整車(chē)穩(wěn)定性控制策略以及其復(fù)合能源系統(tǒng)最優(yōu)匹配策略展開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)重型工程運(yùn)輸車(chē)的電傳動(dòng)系統(tǒng)需求進(jìn)行分析和研究,比較了串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于重型工程車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn),基于此提出了一種基于復(fù)合能源系統(tǒng)的串聯(lián)式交流電傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析實(shí)際工況需求和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于峰值功率、連續(xù)功率以及能量的要求,提出了對(duì)該種電傳動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)力總成的參數(shù)匹配方法,并在CRUISE軟件中對(duì)實(shí)際樣車(chē)進(jìn)行了匹配和仿真驗(yàn)證。同時(shí)基于動(dòng)力性能和安全性能考慮,

3、對(duì)其設(shè)計(jì)了牽引和電氣制動(dòng)模式以及穩(wěn)定性控制、RSC和“跛行”的功能模式。為了研究重型工程運(yùn)輸車(chē)復(fù)合能源系統(tǒng)的參數(shù)匹配問(wèn)題,首先通過(guò)引入能量利用率和功率利用率,研究了復(fù)合能源自重消耗能量和功率與自身參數(shù)的關(guān)系,得到了復(fù)合能源內(nèi)部配比比例的最優(yōu)方案;同時(shí)基于吸收功率和能量等級(jí)、輸出功率和能量等級(jí)的綜合考量,以最小總質(zhì)量和最大節(jié)能率為目標(biāo),得到了復(fù)合能源系統(tǒng)中超級(jí)電容和蓄電池的總體匹配參數(shù)。為確定復(fù)合能源系統(tǒng)的合理而有效的管理策略,本文對(duì)提出

4、的重型工程運(yùn)輸車(chē)電傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了模式分解,制定了基于規(guī)則的復(fù)合能源系統(tǒng)的控制策略。這種控制策略在保證重型工程車(chē)動(dòng)力性能的同時(shí),充分利用了各儲(chǔ)能源在比功率和比能量方面的優(yōu)勢(shì),得到了最佳的節(jié)能效率。本文通過(guò)建立復(fù)合能源的等效電路模型,進(jìn)而在CRUISE軟件中對(duì)控制策略進(jìn)行實(shí)際樣車(chē)節(jié)能效率仿真,進(jìn)一步驗(yàn)證了該控制策略的可行性和有效性。為了研究重型工程運(yùn)輸車(chē)的穩(wěn)定性控制策略,分別研究了輪胎滑移率與整車(chē)縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)和橫擺運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,得到了基

5、于滑移率閉環(huán)的整車(chē)穩(wěn)定性控制策略。并通過(guò)分析滑移率與驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩的傳遞函數(shù),給出了具體的穩(wěn)定性控制算法的解析表達(dá)。通過(guò)在MATLAB/Simulink環(huán)境中建立的MF輪胎力學(xué)模型和七自由度整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái),分別仿真對(duì)比研究了直行工況和轉(zhuǎn)彎工況下該控制策略的實(shí)施效果。最后,基于MC9S12XS128芯片設(shè)計(jì)了重型工程運(yùn)輸車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)軟硬件平臺(tái),并在實(shí)際輪式驅(qū)動(dòng)微型樣車(chē)平臺(tái)上對(duì)穩(wěn)定性控制算法進(jìn)行了相關(guān)的直行和轉(zhuǎn)彎工況實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了仿