基于遗传算法的混合动力集装箱装载机控制策略研究

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1、基于遗传算法的混合动力集装箱装载机控制策略研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李健指导教师：舒红副教授专业：车辆工程学科门类：工学重庆大学汽车工程学院二O一五年五月StudyonControlStrategyofGeneticalgorithmforHybridContainerLoadersAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEnginee

2、ringByLiJianSupervised:AssociateProf.ShuHongSpecialty:VehicleEngineeringCollegeofautomotiveengineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要集装箱装载机是航空货物运输业不可或缺的专用工程机械，为了改善传统装载机的燃油经济性及排放，将混合动力技术应用到装载机中。如何制定合理的控制策略，使混合动力集装箱装载机在任意载荷、蓄电池SOC（StateO

3、fCharge）和温度下，发动机和电机均工作在高效率区域，蓄电池SOC保持在合理的范围内。具有重要的理论意义和应用价值，本文的主要研究内容如下：①建立了混合动力装载机液压系统模型、发动机数值模型、电动机/发电机效率模型、蓄电池充放电模型和蓄电池温升模型，以及燃油经济性仿真模型。②提出了混合动力集装箱装载机的遗传算法优化控制策略。该策略以充电转矩界限、放电转矩界限、电机充电转矩、电机放电转矩、高、低负荷时发动机转速、蓄电池高荷电状态（SOC）门限值作为优化控制参数。将装载机循环工况等效燃油消耗最低和蓄电池

4、SOC维持平衡作为优化目标。分别对装载机在不同载荷（1/5、2/5、3/5、4/5和满载），不同蓄电池初始温度（10℃～30℃）和蓄电池初始SOC（0.6～0.8）条件下进行仿真，获得经过遗传算法优化的控制参数。针对蓄电池SOC低于最佳目标值的情况，提出基于遗传算法的充电控制策略。该策略以混合动力装载机循环工况等效燃油消耗最低，且保证蓄电池SOC上升到其最佳范围内的目标值为目标函数，仿真表明：工况结束时蓄电池SOC上升到最佳范围内的目标值，且蓄电池充放电电流在1C以内，满足蓄电池的控制要求。③研究了动态

5、规划全局优化的装载机控制策略，仿真结果表明：在满载和不同蓄电池初始SOC下，基于遗传算法的控制策略与动态规划全局优化的仿真结果很接近。④根据遗传算法在不同载荷、蓄电池初始SOC和温度下所获得的装载机最优控制参数，利用响应面方法建立了控制参数的多维响应面模型。仿真表明：在任意载荷、蓄电池温度和初始SOC下，混合动力装载机燃油经济性节油显著，蓄电池保持荷电平衡，蓄电池温升保持在合理范围之内。为了验证基于响应面模型的混合动力装载机控制策略的有效性，与基于遗传算法的控制策略、动态规划全局优化控制策略和传统装载机

6、油耗进行了对比。关键词：混合动力系统，集装箱装载机，遗传算法，响应面，动态规划I英文摘要ABSTRACTThehybridcontainerloaderisusedintheaircargotransportfield.Thecontrolstrategyaffectsfueleconomyandemissions.Thereasonablecontrolstrategymakesengineandmotorworkinhighefficientareaandstoragebatterykeepsbal

7、anceofthehybridcontainerloaderunderarbitraryload,batterySOCandtemperature.Thishasaimportantacademicsignificanceandapplicationvalue.Themaincontentsarefollows:①Thehydraulicsystemmodel,theenginenumericalmodelengine,themotor/generatormodel,thestoragebatteryc

8、hargeanddischargeefficiencymodel，thebatterytemperaturerisemodel,andthefueleconomysimulationofhybridloadermodelareestablished.②Thegeneticalgorithmoptimalcontrolstrategyofthehybridcontainerloaderisproposed.Thecontrolparamete