油液混合動力挖掘機(jī)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(jī)尚存在的不足，為進(jìn)一步降低其燃油消耗率，改善其動臂下降時的平穩(wěn)性，設(shè)計了一個改進(jìn)的挖掘機(jī)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(jī)試驗(yàn)平臺。主要研究具有以下創(chuàng)新點(diǎn):
　　1)創(chuàng)新研制了一種以液壓泵/馬達(dá)為能量轉(zhuǎn)換器的挖掘機(jī)油液混合動力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動臂下降勢能回收與發(fā)動機(jī)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(dá)、柴油發(fā)動機(jī)和分動箱等部

2、件的數(shù)學(xué)模型，并在AMESIM平臺上構(gòu)建了相應(yīng)的復(fù)雜模型和工作裝置的動力學(xué)模型，構(gòu)建了仿真實(shí)驗(yàn)平臺。設(shè)計并試制了相應(yīng)的試驗(yàn)樣機(jī)。
　　2)提出了一種發(fā)動機(jī)泵組負(fù)載預(yù)測方法與一階滑?？刂品椒ㄏ嘟Y(jié)合的挖掘機(jī)油液混合動力系統(tǒng)控制策略。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用該方法解決了PID負(fù)載扭矩預(yù)測轉(zhuǎn)速控制在預(yù)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(jī)工作點(diǎn)控制的穩(wěn)定性，從而降低發(fā)動機(jī)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(biāo)，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(jī)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(biāo)的確定方法。仿真和實(shí)驗(yàn)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