液驱混合动力车辆的优化节能控制算法研究

提出了一种应用液压变压器搭建液驱混合动力车辆的设计结构,阐述了其工作原理.根据液压变压器的节能思想及其数学模型,对其排量及压力调节特性进行分析,得出系统处于能量回收态时,随液压变压器配流盘控制角规律变化的优化参数.此外,根据蓄能器能量回收最大化的优化条件,得出车辆处于不同调节状态时优化节能控制算法.仿真分析得出:车辆处于不同优化工况条件下,液压变压器与蓄能器各个变化参数与优化节能算法的控制关系,该优化节能算法可用于液混车辆实现能量回收最大化.     

液驱混合动力车辆液压系统建模及仿真

为了分析液驱混合动力车辆的动态特性并优化液压系统的主要设计参数,建立了液压系统双向变量马达、液压蓄能器及其它主要元件的数学模型,定义了气囊式液压蓄能器的多变指数和气体体积变化率之间的关系.完成了液压系统动态仿真计算,采用BCS-GEAR算法和开关状态来解决仿真过程中出现的不稳定现象.对所得的仿真计算结果进行了分析.在相同的初始条件和控制方法下,在自行研制的实验装置上进行了验证性实验.对负载转速响应和液压系统压力进行比较,仿真结果与实验结果相吻合,证明了系统模型和仿真算法的正确性.     

液压混合动力车辅助驱动单元的最优控制

液压混合动力车是一种新型环保节能车辆,以液压蓄能器和变量泵/马达为核心组成了制动能量再生系统。本文建立了液压混合动力车辅助驱动单元即变量泵/马达控制系统的数学模型,运用最优控制原理设计了最优控制器,并利用MATLAB对控制系统进行了仿真分析,仿真结果表明所设计的最优控制器有效的降低了系统响应的超调量,加快了系统响应时间,使系统具有良好的动态性能。     

轮毂液驱系统辅助驱动及再生制动控制与仿真

在传统后驱重型车辆传动系统的基础上,加入液压泵、轮毂液压马达、蓄能器等装置形成一种轮毂液压混合动力系统,可实现基于蓄能器的辅助驱动和再生制动功能.首先,基于整车最佳滑转效率目标设计蓄能器放液阀流量控制器,实现车辆前后轮驱动力协调控制;其次,根据加速踏板开度、制动踏板开度、蓄能器压力等反馈信号进行综合判断,制定车辆各模式切换规则,集成整车辅助驱动与再生制动控制算法;最后,利用MATLAB/Simulink与AMESim联合仿真平台,利用实车试验工况数据作为仿真输入,验证控制算法有效性并分析系统性能.结果显示,该轮毂液压混合动力系统各工作模式可以实现协调切换,车辆的动力性与经济性明显提高,与原传统重型车相比节油率达到10.5%,同时在不同附着路面车辆爬坡度提升10%~40%.     

液压蓄能式风力机组并网转速解耦优化控制

针对在风速、同步发电机负载变化情况下,液压蓄能式风力机组并网转速控制问题,提出一种新型并网转速控制方法——解耦广义预测优化控制方法（Decoupled Generalized Predictive Optimization Control, DGPOC）.首先,DGPOC利用基于广义预测的前馈解耦方法解除变量马达摆角和蓄能器比例阀开度之间的耦合关系,进而调节蓄能器比例阀,依靠蓄能器吸收波动流量,同步调节变量马达摆角实现恒转速控制,解决因风速、同步发电机负载变化引起的变量马达转速波动问题; 其次,将蓄能器比例阀的能量损耗作为性能约束项,加入到优化目标函数中,求取最优控制量,从而提高液压蓄能式风力机组风能利用率; 最后,利用建立的MATLAB-AMESim联合仿真实验平台验证DGPOC方法的有效性.实验结果表明： DGPOC方法不仅可以实现变量马达摆角和蓄能器比例阀开度两个变量的解耦,提升变量马达转速控制的快速性及鲁棒性,而且能够降低系统的能量损耗.     

液压混合动力挖掘机动力系统的参数匹配方法

根据液压混合挖掘机动力系统的驱动结构、工作原理和负载特性,提出了其参数匹配方法.以蓄能器安装空间最小、蓄能器使用寿命最长和发动机工作点的稳定性为约束条件,从最大限度地发挥辅助驱动单元削峰填谷功能和降低系统装机功率的角度,对液压蓄能器的工作压力和体积、发动机功率、泵/马达的排量等参数的设计依据及其匹配进行分析,利用AMEsim软件建立仿真模型,以用于节能驱动系统中蓄能器的工作压力和额定体积的仿真.结果表明,进行参数匹配后,发动机的工作点切换满足稳定性的要求,且蓄能器的压力波动满足工况的要求.相对于原始驱动系统,其节能效果显著,节能比率为11.21%.
     

电子液压制动系统耗能特性影响因素分析

针对车辆电子液压制动系统存在的能量消耗问题,建立了电子液压制动系统的能耗数学模型,在此模型的基础上分析系统参数和零部件结构参数对电子液压制动系统耗能特性的影响.结果表明减小系统最高工作压力和制动轮缸活塞直径有利于降低电子液压制动系统的耗电量,而系统最低工作压力和蓄能器有效排量的改变对电子液压制动系统的耗电量影响不大.增加蓄能器充气压力、减小蓄能器有效排量以及制动轮缸活塞直径有利于缩小蓄能器体积.      

基于液压变压器的直线执行机构的节能研究

液压变压器在理论上能够无节流损失地控制直线执行机构的运动速度,而且能够回收负负载的能量,为了提高液压变压器的能量利用效率,文中设计了节能系统的总效率模型,以总效率最高为目标,采用优化算法计算出液压蓄能器容积的数值,分析了气体压力在回收能量过程中的变化曲线,完成了对液压蓄能器的参数匹配;建立了节能系统的Simulink模型,采用模糊PID控制策略对负载下降时的运动速度进行控制。仿真结果表明,该控制策略能够很好地实现对负载运动速度的控制。     

静液压储能传动车辆动力源系统设计分析

介绍了静液压储能传动车辆动力源的基本原理及特点,分析了动力源系统中主要元件液压泵和液压蓄能器的特性与选择,系统中的关键元件之一的储能元件———气囊式蓄能器的各参数之间的关系,以及蓄能器的压力比、多变指数等参数的变化对能量密度的影响。结果表明,选用结构类型和容积合适的蓄能器及较低充气压力的蓄能器,可有效地增加回收能量并减轻车辆重量。     

波动载荷下蓄能器组在液压驱动系统中的仿真研究

文章研究了采用蓄能器组来有效抑制工程车辆液压驱动系统压力冲击的方法,建立了工程机械液压驱动系统加入蓄能器组后的仿真模型,为工程机械液压驱动系统中蓄能器的选择和匹配以及深入研究泵控马达系统调速特性和动态特性在有、无蓄能器情况下的不同提供了参考;利用AMESim仿真软件与工程车辆多功能试验台进行仿真分析与实验验证。结果表明,对于工作在剧烈波动载荷下的工程车辆液压系统,应根据系统的压力变化幅度配置不同固有频率的蓄能器组,并分段配置各蓄能器的参数来加宽吸收压力波动的频率宽度和压力冲击范围。     

液压能量调节型风力发电机组储能发电的恒频控制

为了消除风能波动性和间歇性对电网平稳运行的冲击影响,实现风轮捕获能量的储存与调节,将储能系统引入到液压型风力发电机组的泵控马达闭式液压系统中,利用AMESim软件建立了无风时独立依靠储能系统储存液压能驱动马达旋转的数学模型.针对这种新型液压风力机液压系统的组成和工作原理,提出了一种恒压差+恒转速的双闭环马达恒转速控制策略以保证储能发电时发电机始终工作在同步转速.对比分析了在恒压差单闭环与恒压差+恒转速双闭环控制作用下系统各变量的响应曲线和变化趋势.仿真结果表明所设计的双闭环马达恒转速控制策略可以使马达转速稳定在1 500 r/min,满足储能单独发电时对输出电能频率的要求.     

液压挖掘机动臂势能再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用两个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有其他元件的能量转换回收效率高。通过仿真验证了这种方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。     

平衡阀对车辆液压驱动系统的影响研究

为了改善轮式越野车辆的安全性和稳定性,研究驱动系统中关键元件平衡阀对轮式越野车辆液压行走驱动系统性能的影响. 以某越野车辆的液压行走驱动系统为研究对象,建立平衡阀的理论分析模型,运用AMESim软件建立了越野车辆液压驱动系统模型,分析了平路行驶工况、下坡行驶工况下驱动系统中泵、液压马达和平衡阀的压力及转速变化情况,并通过试验验证了仿真模型的准确性. 分析结果表明：平衡阀在液压驱动系统中具有平衡负负载、防止供油不足及下坡时防止液压马达失速的作用. 针对下坡过程中的冲击现象. 通过对平衡阀阀芯控制端阻尼槽槽深和阻尼孔直径优化分析,发现改变阻尼槽的槽深可以有效减小压力冲击,槽深由0.55 mm降为0.35 mm时,背压可减小12.5%.     

集成式电子液压制动系统的复合制动协调控制

在电动汽车复合制动过渡工况中,针对液压制动力与电机制动力配合不好造成的冲击度问题,提出了双闭环反馈和电机力修正的协调策略.其中双闭环反馈策略依靠电机力来补偿液压系统的液压力跟踪误差,电机力修正策略的作用是让电机在过渡工况下始终具有补偿能力.结合集成式电子液压制动系统(I-EHB)进行仿真及硬件在环试验,试验结果表明所提出的策略能大幅减小制动力切换时的冲击度,提高车辆制动舒适性.     

液压挖掘机工作机构的动臂势能回收

针对液压挖掘机动臂机构下放时产生大量能量损失问题,提出一种利用蓄能器作为储能元件的新型动臂势能回收液压系统;应用ADAMS和AMEsim软件建立该势能回收系统的联合仿真模型,通过实车试验对仿真结果进行验证,针对柱塞马达转速大及能量转换机构效率低这一问题,对势能回收液压系统进行改进,对柱塞马达进行参数匹配。结果表明:动臂势能回收率为22.6%;仿真与试验结果的误差为8.84%,论证了液压系统的合理性,以及联合仿真模型准确、可信性;柱塞马达最大转速由3 626.5 r/min减小至2 955.1 r/min,能量转换机构的效率由85%增大至91%。     

浅析活塞式蓄能器存在的质量问题及其解决办法

活塞式蓄能器是一种压力容器,其功能是:吸收液压冲击,消除脉动,降低噪声。具有存储能量和回收能量以及给系统进行能量补偿等作用。因此,活塞式蓄能器在许多领域得到广泛应用。该文通过分析活塞式蓄能器存在的质量问题原因,进而提出了其解决办法与措施,希望对类似产品制造有借鉴作用。     

基于BP神经网络的静液压变速器控制研究

静液压变速器(HST)的操控性是农用车辆性能提升的关键,采用一种基于BP(back propagation)神经网络的新型控制策略,对HST马达输出转速的动态特性进行研究.基于变量泵—定量马达静液压传动系统的数学模型,首先对比研究了传统PID控制、模糊控制以及BP神经网络控制3种方法的控制效果,结果表明:与传统PID控制和模糊控制相比,BP神经网络控制能有效抑制系统超调量并降低马达转速波动,减小系统达到稳态的调节时间,具有良好的鲁棒性.基于此,提出采用BP神经网络控制方法对具有更大马达转速变化范围的变量泵—变量马达传动系统进行调查,研究结果表明,在对变量泵、变量马达分段控制中,该方法能实现较稳定的切换效果;在不同的负载等效转动惯量下,马达转速均能达到稳定状态,且由负载引起的转速波动也得到降低.研究结果表明,BP神经网络控制方法对变量泵—变量马达传动系统具有潜在的控制优势.     

并联式液压混合动力车辆能量控制策略

阐述了并联式液压混合动力车辆的结构原理,论述了液压再生系统的选型.为使并联式液压混合动力系统各部件之间协调工作以提高整车性能,针对液压混合动力系统各部件的工作特点,以发动机效率曲线和液压泵/马达效率曲线为主要依据,设计了基于逻辑门限的能量控制策略,实时地控制混合动力系统的能量分配,实现混合动力系统的不同工作模式及模式间的动态切换.分析了功率门限值、充压功率等参数对能量控制策略的影响,以系统节能效果最佳为原则优化出最佳参数的设定值.仿真研究表明,基于逻辑门限的能量控制策略能够实现各种工作模式间的合理切换,在满足车辆动力性能指标的前提下,有效地提高车辆的燃油经济性.     

液压互联悬架参数全局灵敏度分析与多目标优化

液压互联悬架（Hydraulically Interconnected Suspension,HIS）系统的参数匹配直接影响着其动态性能. 为提升HIS系统的综合性能,对抗俯仰抗侧倾HIS系统的主要参数进行了全局灵敏度分析和多目标优化. 建立7自由度“机-液”耦合整车频域动力学模型,以四轮随机路面为输入,以反映车辆平顺性、稳定性和抗俯仰抗侧倾性能的各项性能指标为目标函数,采用Sobol指数法对HIS系统参数进行了全局灵敏度分析,获得影响HIS系统性能的关键参数. 基于参数灵敏度分析结果,使用NSGA-II算法对HIS系统进行了多目标优化. 结果表明：管路阻尼阀和蓄能器阻尼阀线性损失系数对车辆各性能有较大影响,参数间的交互效应对车辆抗侧倾性能影响明显.优化后,通过权重系数法选取的优化结果表明,车身质心处加权加速度均方根值降低20.95%,俯仰角加速度均方根值降低12.95%,侧倾角加速度均方根值降低8.05%,轮胎动载荷均方根值均值降低11.17%. 通过参数灵敏度分析和多目标优化,可以显著提升HIS系统的综合性能.     

液压混合动力挖掘机的能量回收效率分析

为提高挖掘机的燃油经济性并降低排放,采用基于压力共轨(CPR)的配置方式构造液压混合动力挖掘机,并针对回转系统耗能大且能量回收潜力大的特点,利用Simula-tion X对回转系统建立仿真模型,分析了影响能量回收效率的主要因素.结果表明,所提出的挖掘机回转系统在制动时不仅可以有效地完成能量的回收,而且能量回收效率随液压蓄能器容积和回转系统制动前速度的增大而增加.文中还通过模拟实验对仿真得出的结论进行了验证,发现实验结果与仿真结果相吻合.