混联式叉车整车控制器的分层递阶控制研究

摘要

受益于最近几年来新能源汽车的蓬勃发展，响应国家节能环保的要求，混合动力叉车现在成为了叉车行业研究的热门课题，国内外知名的工程机械相关公司都在对混合动力叉车进行研究，已达到节能减排的目的。深入研究混合动力叉车可以显著改善叉车的燃油经济性和降低排放问题。
　　本文以校企合作项目某型混联式叉车研究为背景，确定了混联式叉车的结构方案和整车的主要参数。叉车的作业系统是混联式叉车区别于混合动力汽车系统最重要的特征，借鉴混合动力汽车的建模方法，根据试验数据和整车参数，在Matlab/simulink环境下建立混联式叉车的前向仿真模型。该模型包括驾驶员、动力系统、传动系统、车辆动力学和作业机构模型。
　　能量管理是混联式叉车的关键技术。本文采用分层递阶智能控制理论设计叉车的整车控制器。针对混联式叉车运行模式的复杂性和多样性，采用有限状态机理论来实现叉车的能量流动。在特定的叉车循环工况下，对所设计的整车控制策略进行仿真试验并对叉车的样车进行实地试验。试验结果表明，控制策略满足叉车的动力性要求，大大提高了叉车的燃油经济性。
　　最后，为了进一步提高混联式叉车的燃油经济性，采用粒子群算法对整车控制器的控制参数进行了优化，优化结果表明控制参数的最优解能够进一步提高叉车的燃油经济性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 混合动力叉车国内外研究现状

1．2．1 混合动力叉车国外研究现状

1．2．2 混合动力叉车国内研究现状

1．3 混合动力叉车的控制理论

1．4 本课题来源及主要研究内容

第二章 混联式混合动力叉车建模

2．1 混联式混合动力叉车结构及主要参数

2．2 混联式混合动力叉车建模方法

2．3 驾驶员模型

2．4 动力系统模型

2．4．1 发动机模型

2．4．2 电池模型

2．4．3 牵引电机模型

2．4．4 油泵电机

2．5 传动系统模型

2．5．1 电磁离合器模型

2．5．2 液力变矩器模型

2．5．3 变速器模型

2．5．4 转矩耦合器模型

2．5．5 主减速器模型

2．5．6 车轮模型

2．6 车辆动力学模型

2．7 叉车作业机构模型

2．8 本章小结

第三章 混联式混合动力叉车整车控制策略

3．1 分层递阶控制概述

3．2 叉车整车控制器的分层递阶控制

3．3 叉车运行模式及迁移规则设计

3．4 基于有限状态机的分层递阶控制策略实现

3．5 本章小结

第四章 控制策略仿真分析与试验研究

4．1 叉车仿真循环工况

4．2 循环工况仿真结果及分析

4．2．1 基于JB／T3300-1992标准工况仿真分析

4．2．2 基于JB／T3300-2010标准工况仿真分析

4．3 混联式叉车样车试验

4．4 本章小结

第五章 基于粒子群算法的整车控制器参数优化

5．1 粒子群算法简介

5．2 粒子群算法优化整车控制器

5．3 粒子群算法优化后仿真分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 论文创新点

6．3 全文展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况