【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速穩(wěn)定地增長，裝載機(jī)作為工程機(jī)械的主要機(jī)型之一，迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。但是由于裝載機(jī)本身油耗高、排放差，在石油資源不斷耗盡、環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天，研究高效、節(jié)能、環(huán)保的裝載機(jī)具有重要意義。汽車行業(yè)對混合動力技術(shù)應(yīng)用研究的成功案例，為工程機(jī)械的節(jié)能研究提供了一個嶄新的研究思路。國外關(guān)于工程機(jī)械混合動力的研究起步較早，國內(nèi)的企業(yè)和高校也進(jìn)行了相關(guān)課題的研究，但是整體水平還很落后，尤其是在混合動力系統(tǒng)能量管理控制策略和參數(shù)匹配方面還需要開展大量的研究工作。 本文結(jié)合裝載機(jī)的工況特點(diǎn)對并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)進(jìn)行了能量管理策略的理論與仿真研究。在某ZL50裝載機(jī)基礎(chǔ)上，以提高混合動力系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，，主要采用隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行了混合動力系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)。提出了基于動態(tài)規(guī)劃算法的混合動力系統(tǒng)能量管理問題；將負(fù)載轉(zhuǎn)矩需求看作是一個Markov隨機(jī)過程，通過在線計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩遷移概率矩陣使得隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法能夠根據(jù)不同的工作條件快速制定相應(yīng)的控制策略；對狀態(tài)空間和控制變量進(jìn)行了合理的優(yōu)化，顯著提高了控制策略的計(jì)算效率；并且提出了基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃的混合動力系統(tǒng)能量管理問題的求解算法。 采用MATLAB/Simulink建立裝載機(jī)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的仿真模型，并在仿真模型基礎(chǔ)上分別加入多工作點(diǎn)控制策略、瞬時優(yōu)化算法和隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)裝載機(jī)相比，采用上述三種控制算法的并聯(lián)式混合動力裝載機(jī)都能夠達(dá)到一定的節(jié)能效果，尤其是隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法能夠有效地改善發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，節(jié)約燃油的效果最為明顯。隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法在提高發(fā)動機(jī)的燃油效率的同時能夠?qū)⒊夒娙軸OC值限制在較小的高效范圍內(nèi)變化，從而保證了混合動力系統(tǒng)在整個工作過程中能夠始終保持在高效的狀態(tài)下運(yùn)行。
[Abstract]:With the sustained and stable economic growth in China, loaders, as one of the main models of construction machinery, have ushered in unprecedented development opportunities. However, due to the high fuel consumption and poor emission of the loader itself, it is of great significance to study the high efficiency, energy saving and environmental protection loaders because of the continuous depletion of oil resources and the increasingly serious environmental problems. The successful case of hybrid power technology application in automobile industry provides a new research idea for energy saving research of construction machinery. The research on hybrid power of construction machinery started early in foreign countries, and the domestic enterprises and colleges and universities have also carried on the related research, but the overall level is still very backward, especially in the hybrid power system energy management control strategy and parameter matching still need to carry out a lot of research work. In this paper, the theory and simulation of energy management strategy for parallel hybrid power system are studied according to the working conditions of loaders. On the basis of a ZL50 loader, in order to improve the fuel economy of hybrid power system, the control strategy of hybrid power system is designed by using stochastic dynamic programming algorithm. The energy management problem of hybrid power system based on dynamic programming algorithm is proposed, and the load torque requirement is regarded as a Markov stochastic process, and the stochastic dynamic programming algorithm can quickly formulate the corresponding control strategy according to different working conditions by calculating the load torque transfer probability matrix online, and the state space and control variables are reasonably optimized, which significantly improves the computational efficiency of the control strategy. An algorithm for solving the energy management problem of hybrid power system based on stochastic dynamic programming is proposed. The simulation model of parallel hybrid power system of loader is established by MATLAB/Simulink, and the multi-working point control strategy, instantaneous optimization algorithm and stochastic dynamic programming algorithm are added to the simulation model. The simulation results show that compared with the traditional loaders, the parallel hybrid loaders with the above three control algorithms can achieve certain energy saving effect, especially the stochastic dynamic programming algorithm can effectively improve the working state of the engine, and the fuel saving effect is the most obvious. The stochastic dynamic programming algorithm can not only improve the fuel efficiency of the engine, but also limit the SOC value of the supercapacitor to a small and efficient range, thus ensuring that the hybrid power system can always run in an efficient state throughout the whole working process.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU623.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2508766