分布式電驅(qū)動裝載機(jī)是以電的形式進(jìn)行動力傳遞,利用電機(jī)驅(qū)動整車行駛及作業(yè),其結(jié)構(gòu)靈活,傳動高效,擁有良好的動力性,并可通過能量管理控制策略有效提高發(fā)動機(jī)燃油效率,改善裝載機(jī)油耗高、排放性能差等問題,在節(jié)能和智能控制方面具有顯著的優(yōu)勢。本文結(jié)合課題組項目(項目編號:20160101285JC、51875239)以分布式電驅(qū)動裝載機(jī)為研究對象,針對其能量管理,提出了兩種基于規(guī)則的能量管理控制策略,實現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)工作點的優(yōu)化控制以及發(fā)動機(jī)和超級電容功率的耦合輸出,提高了整車燃油經(jīng)濟(jì)性,主要內(nèi)容如下:(1)設(shè)計了分布式電驅(qū)動裝載機(jī)能量管理控制總體架構(gòu)。基于對分布式電驅(qū)動裝載機(jī)結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)優(yōu)勢的分析,構(gòu)建了包括需求功率求解層、各動力源功率耦合運算策略層、發(fā)動機(jī)工作點規(guī)劃控制層以及功率耦合輸出執(zhí)行層在內(nèi)的的分層式控制系統(tǒng)總體架構(gòu);針對分布式電驅(qū)動裝載機(jī)進(jìn)行能量管理涉及到的功率識別,控制策略搭建以及動力系統(tǒng)中超級電容和發(fā)動機(jī)功率耦合的實現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和規(guī)劃。(2)建立了分布式電驅(qū)動裝載機(jī)動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件仿真模型和AMEsimMatlab聯(lián)合仿真模型。針對分布式電驅(qū)動裝載機(jī)構(gòu)型中的發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、超級電容、電動機(jī)等關(guān)鍵部件的工作原理進(jìn)行了分析,建立了用于整車需求功率求解的計算模型;基于AMEsim模型庫,建立了用于正向仿真的發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、超級電容等動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件以及電機(jī)、減速器等物理模型;結(jié)合裝載機(jī)的實際工況對發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵部件的性能需求,對其性能參數(shù)進(jìn)行了配置,完成了基于AMEsimMatlab的聯(lián)合仿真模型的搭建。(3)搭建了基于規(guī)則的能量管理控制策略,對其進(jìn)行了仿真分析。針對典型工況載荷特點,制定了確定規(guī)則能量管理控制策略的多模式切換控制規(guī)則,建立了控制模型,制定了發(fā)動機(jī)最佳工作曲線,完成了對確定規(guī)則控制策略的仿真驗證和節(jié)能性分析。結(jié)合模糊邏輯控制原理,定義了模糊邏輯控制器隸屬度函數(shù),制定了模糊控制規(guī)則,完成了對模糊邏輯控制策略的搭建以及仿真分析。仿真結(jié)果表明所搭建兩種基于規(guī)則的控制策略均可實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)工作點的優(yōu)化控制,有效提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性,其中確定規(guī)則控制策略原理簡單,實用性強(qiáng),所搭建模糊邏輯控制策略對關(guān)鍵部件的控制更為平滑。(4)搭建了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),進(jìn)行了臺架及實車實驗,完成了對所搭建的基于確定規(guī)則的能量管理控制策略的可行性的驗證。結(jié)合分布式電驅(qū)動裝載機(jī)實車實驗平臺硬件配置,設(shè)計了實驗方案;針對實驗需求,建立了基于Dspace快速控制原型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);利用整流器調(diào)流輸出實現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)工作點的控制以及發(fā)動機(jī)與超級電容輸出功率的耦合,完成了以定值電阻為負(fù)載的臺架實驗和行駛工況實車實驗。實驗結(jié)果證明了所搭建確定規(guī)則的能量管理控制策略在實車應(yīng)用當(dāng)中的可行性。本文所做研究工作為分布式電驅(qū)動裝載機(jī)的節(jié)能控制方法研究奠定了基礎(chǔ),也為工程車輛節(jié)能技術(shù)的研究提供了參考。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH243
【部分圖文】：

AMEsim物理仿真模型

Matlab控制模型

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文（2） 確定規(guī)則控制模型建立根據(jù)上述對能量管理確定規(guī)則的原理分析以及發(fā)動機(jī)萬有特性圖，利用Simulink/stateflow 搭建了確定控制控制策略模型，并對其中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定。其中發(fā)動機(jī)輸出功率上下限值分別設(shè)為max minP 32kW， P 15kW；超級電容SOC 上下限值分別設(shè)為max minSOC 90%， SOC 20%；超級電容充電功率系數(shù)k 1 / 3。為避免因為工作需求的微小波動導(dǎo)致動力系統(tǒng)工作模式的頻繁切換，出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題，所以在控制模型搭建過程中，對各個模式進(jìn)入和退出的閾值進(jìn)行了間隔處理，具體參數(shù)設(shè)置如圖 4.2 所示。
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本文編號：2855947