基于节能的混合动力混凝土泵动力系统参数匹配研究

摘要

本论文研究的是混合动力混凝土泵动力系统的参数匹配。有别于传统混凝土泵，混合动力混凝土泵的动力系统结构更为复杂，混合动力系统比传统动力系统多了辅助动力电机以及电池组，需要更合理的分配动力系统主动力源的输出功率以及辅助动力源的输出功率。对混合动力系统作参数匹配研究本质上就是根据负载需求的功率来合理安排各个动力源的输出功率，并且使得每个动力源都处于高效工作状态，以达到节能的目的。
　　论文第二章首先分析了油电混合动力三种传动方式——串联、并联、混联的特点，从成本和效率出发，本文选择并联混合动力传动方式。其次对并联混合动力系统中的发动机、ISG电机和电池组进行了特性分析：根据发动机的8组转速和扭矩数据，在MATLAB中编写程序拟合出等燃油消耗的三维图和万有特性图，分析出最佳燃油经济区域对应的转速转矩；分析了电池组的充放电效率特性。最后建立了并联混合动力系统的模型，包括对发动机子模型、ISG电机子模型、电池组子模型的建立，形成并联混合动力系统仿真平台，以便验证匹配后参数的合理性。
　　论文第三章首先分析了适用于并联混合动力系统中发动机、ISG电机、电池组的各种类型的优缺点并选择适用于混合动力混凝土泵动力系统的各元件类型：发动机选择电控柴油发动机，ISG电机选择直流永磁电机，电池组选择镍氢电池组。其次分析了具体工况，计算出工况的最大功率需求。通过多次不同混合度的仿真实验，拟合出不同混合度的燃油消耗情况，得到最佳混合度。根据最佳混合度完成了对混合动力系统关键元件功率的参数匹配。
　　论文第四章建立以燃油消耗最小为目标的遗传算法优化方法，把优化后的参数代入仿真平台的工作空间，对比参数匹配前后的仿真结果，并且建立传统混凝土泵的模型，最后把混合动力混凝土泵燃油消耗和传统混凝土泵燃油消耗作对比。结果表明混合动力混凝土泵比传统混凝土泵节油8.605%。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 混凝土泵的国内外研究现状

1.3 混凝土泵节能技术的研究现状及发展趋势

1.4 工程机械混合动力的国内外研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 关键元件特性分析及建模

2.1 混合动力传动方式

2.2 Simulink建模

2.3 发动机特性分析

2.4 发动机仿真模型的建立

2.5 电机特性分析

2.6 电机仿真模型的建立

2.7 电池组特性分析

2.8 电池组的仿真建模

2.9 并联式油电混合动力仿真平台

2.10 本章小结

第3章 关键元件的选型及参数的确定

3.1 混合动力系统的元件选型

3.2 工况分析

3.2 各元件参数设计

3.4 本章小结

第4章 基于遗传算法的参数匹配研究

4.1 控制参数与经济性的相关性分析

4.2 遗传算法的基本原理

4.3 混合动力系统参数匹配流程

4.4 MATLAB遗传算法工具箱实现参数匹配

4.5 遗传算法优化结果分析比较

4.6 本章小结

第5章 总结和展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间从事科研及发表论文情况

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