串联式混合动力装载机能量管理及其回收技术研究

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1、.——————————————————————————————串联式混合动力装载机能量管理及其回收技术研究——————————————————————————————Researchonenergymanagementandrecoverystrategyofserieshybridloader作者姓名：兰昊专业名称：机械工程指导教师：赵丁选教授学位类别：工程硕士论文答辩日期：2015年5月31日摘要随着现代工业的蓬勃发展，石油需求量猛增而其存量日益紧张，且环境恶化问题也日益威胁人类身体健康，而装载机作为一种常见的工程机械装备，其用量大、能耗高，此

2、时研究其节能技术有着重要的现实意义，也为进一步研究其它同类工程机械装备提供了一定的理论和实验基础。传统装载机方案中存在发动机工作效率低、传动系统能量耗损大、制动能量无法回收等问题，针对以上问题，并考虑改造成本与实用性，论文采用串联式油电混合动力系统方案，利用模糊逻辑控制策略完成能量管理与能量回收，使装载机系统能够高效稳定运行且取得较好的节能效果。论文主要研究内容及相关结论如下：1、提出串联式混合动力装载机系统方案。分析装载机的铲装工况特点，具体研究造成传统装载机能耗高、效率低的原因，并据此提出串联式混合动力装载机系统方案，目标是使发动机高效平稳运行

3、，提高传动系统效率，且能对工作过程中的可再生能量进行回收，同时完成串联式混合动力装载机系统中关键元件的参数匹配与数学建模。2、提出串联式混合动力装载机能量管理控制策略。论述模糊逻辑控制算法和动态规划算法的基本原理，研究模糊逻辑控制策略和动态规划算法在串联混合动力装载机系统上的应用，以动态规划算法求得的全局最优解为基准，对模糊逻辑控制算法节能效果进行评价。实验与计算结果表明，串联式混合动力装载机系统中，采用模糊逻辑控制策略相比传统装载机可节油13.28%。利用动态规划算法求解获得的全局最小燃油消耗值，理论上可比传统装载机低16.88%。3、装载机制动

4、能量回收控制算法研究。分析装载机制动模式的种类以及刹车时车轮的受力状况，采用模糊逻辑控制算法解决制动能量回收中机械制动和电机回馈制动的比例分配问题。仿真结果表明，串联混合动力装载机系统中采用能量回收控制算法可比传统装载机系统节油15.65%。4、搭建串联式混合动力装载机试验台和Matlab/Simulink仿真模块。论文共进行二组实验和二组仿真：针对传统装载机的台架试验；针对串联混合动力装载机系统模糊逻辑控制策略的台架试验和仿真分析；在验证仿真模型和控制算法合理的基础上，针对串联混合动力装载机能量回收的仿真分析。I仿真和实验表明，串联式混合动力装载

5、机方案可以使发动机高效稳定工作；模糊逻辑能量管理控制策略是一种实用的在线能量管理方法，可有效提高装载机的燃油经济性；模糊逻辑控制算法可以完成对制动力矩的合理分配，通过电机回馈制动完成制动能量回收，进一步提高了装载机系统的燃油经济性。关键词：装载机，串联式混合动力，控制策略，能量回收，动态规划，模糊逻辑IIAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernindustry,thedemandforoilisalwaysraisingbutthestockisincreasinglytense,andthedeteriora

6、tionoftheenvironmentisbecomingthethreattohumanhealth.Loaderisakindofcommonconstructionmachinerywhichhashighenergyconsumption,sothestudyontheenergysavingtechnologyhasimportantpracticalsignificanceandprovidesthetheoreticalandexperimentalfoundationforfurtherstudyofothersimilarcon

7、structionmachinery.Thetraditionalloaderhasproblemslikeengine’slowefficiency,transmissionsystem’senergyconsumptionandbrakingenergy’swaste.Inviewoftheaboveproblemsandtakingintoaccountthecostofrenovationandpracticalapplication,thepaperproposestheserieshybridelectricsystemusingthe

8、fuzzylogiccontrolstrategyforenergymanagementandrecovery,sothe