并联式混合动力液压挖掘机控制策略研究

摘要

论文基于并联式混合动力液压挖掘机动力系统模型，对其工况运行模式分析，针对并联式混合动力液压挖掘机存在着模型、部件参数、工作条件和环境大量不确定因素的特点，设计了具有自适应能力、强鲁棒性较强的模糊控制策略，用以确定发动机和电动机转矩的最佳分配，实现混合动力液压挖掘机的控制目标。本文针对液压挖掘机并联式混合动力系统开展了以下几项研究工作：
　　 (1)对目前挖掘机混合动力系统已有的控制策略进行了研究，指出了已有控制策略的优缺点。依据模糊控制自身的特点，提出了设计模糊控制策略的概念，为模糊控制策略的制定提供了良好的基础。
　　 (2)在对某型挖掘机动力系统部件研究的基础上，利用稳态实验数据建立发动机数学模型。利用电动机理论，建立了动力模型。针对超级电容器和蓄电池的性能特点，建立了各自的数学模型，并提出了应用超级电容和蓄电池的复合储能装置替代单一的超级电容器或者蓄电池作为储能装置。
　　 (3)结合目前所研究的并联式混合动力挖掘机的动力系统组成，设计出了对应的模糊逻辑控制作为挖掘机的多能源控制策略进行研究。选择工况需求转矩与发动机目标转矩之差△T、储能装置的SOC值和电动机的转速nm作为输入参数，发动机的转矩系数K作为输出参数，以发动机最低燃油消耗和最佳动力性能的折中为设计模糊控制的准则，设计出了模糊控制器。
　　 (4)使用MATLAB/Simulink仿真软件平台并对并混合动力液压挖掘机动力系统模型和普通挖掘机发动机动力系统模型进行仿真对比研究，验证了运用模糊控制策略时的混合动力系统在工作平稳性、燃油经济性等方面优于普通挖掘机发动机动力系统。