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蓄电池液压混合动力轨道工程车的功率特性研究

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蓄电池液压混合动力轨道工程车的功率特性研究

作者：冯磊西南交通大学

学位级别：硕士

发展城市轨道交通对于缓解城市交通拥堵和大气污染具有重要的社会效益。轨道工程车是轨道交通线路施工建设与运营维护过程中的重要车种,用于车辆牵引、人员和物资运输。传统的内燃轨道工程车不仅低速稳定性差、低速走行效率低以及不能... 详细信息

发展城市轨道交通对于缓解城市交通拥堵和大气污染具有重要的社会效益。轨道工程车是轨道交通线路施工建设与运营维护过程中的重要车种,用于车辆牵引、人员和物资运输。传统的内燃轨道工程车不仅低速稳定性差、低速走行效率低以及不能回收再生制动能量,而且排放有害气体、运行噪音大。近年来,随着电力电子技术的发展尤其是动力电池技术水平的不断提高,轨道工程车也开始朝着新能源方向发展。蓄电池轨道工程车采用电机牵引变频调速,具有无污染零排放,传动链简单和易于实现无级调速等优点。虽然解决了内燃轨道工程车的耗能严重、排放污染和噪音问题,但受制于电力牵引系统的固有硬伤,蓄电池轨道工程车的应用现状并不乐观,主要存在装机功率高、加速电流冲击大、能量再生度不高和续航里程短等缺点。液压蓄能器具有较高的功率密度,能够在短时间内实现能量的转存与释放,并且能量回收与再利用效率较高。在蓄电池技术没有完全突破瓶颈之前,作为过渡阶段出现的电液混合动力技术无疑是解决蓄电池轨道工程车应用不足的最佳方案。电液混合动力技术结合了蓄电池(高能量密度)与液压蓄能器(高功率密度)两者的优点,通过液压蓄能器释放瞬时大功率来弥补蓄电池的功率适应能力不足,从而减小对蓄电池峰值功率的需求,达到降低装机功率与冲击电流、延长整车续航里程的目的。本文以蓄电池轨道工程车作为研究对象,重点开展了以下方面的研究。1.为了解决蓄电池轨道工程车瞬时加速大扭矩引起的大电流冲击对蓄电池循环使用寿命和整车续航里程的不利影响,基于静液压传动系统设计了一套新型的电液混合动力系统(电-静液压混合动力系统)。详细阐述了其节能机理和功效特性,并对液压储能系统中的液压蓄能器和辅助马达进行参数匹配计算。2.流量耦合与扭矩耦合是实现电液混合动力系统工况间功率迁移的重要途径。首先建立了电液混合动力系统的功率流数学模型,并分析出液压储能系统中影响电功率的关键因素。其次利用仿真计算结合试验的方法探究比例流量阀放液流量、比例减压阀调定压力与辅助马达排量对电液功率耦合特性的影响。最后将试验数据与仿真结果进行对比分析,以此来验证仿真模型建立的正确性与仿真结果的可信性,为进一步通过仿真手段研究蓄电池轨道工程车在典型工况下的能量分配提供可靠支撑。3.首先根据蓄电池轨道工程车的行驶特点对电液混合动力系统的工作模式进行划分,以最大限度保证电力牵引系统始终工作于最优状态。其次基于典型工况仿真探究不同电液功率分配比例下的动力耦合特性,为整车控制器的研制奠定基础。4.基于前文对不同电液功率分配比例下的动力耦合分析结果,明确了电液混合动力系统的优化目标,据此提出了基于最小功率冲击的电液混合加速策略,它可根据电液混合动力系统的状态参数实时对整车能量进行合理地分配。然后运用AMESim-Simulink联合仿真平台对提出的电液混合加速策略可行性进行分析。最后通过试验验证来进一步说明基于最小功率冲击的电液混合加速策略对于削减蓄电池放电功率卓有成效。

关键词：蓄电池轨道工程车静液压传动电液混合动力流量耦合扭矩耦合最小功率冲击

基于功率识别的静液传动工程车辆节能控制策略研究

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基于功率识别的静液传动工程车辆节能控制策略研究

作者：袁昊昱吉林大学

学位级别：硕士

静液传动技术（Hydrostatic Transmission,HST）因其所具有的高功率密度、能够实现无极调速等技术特点,近年来在军事车辆、公共交通及工程机械等领域得到了广泛的应用。本文针对行驶系统及工作系统均采用流量耦合闭式液压系统的静液传... 详细信息

静液传动技术（Hydrostatic Transmission,HST）因其所具有的高功率密度、能够实现无极调速等技术特点,近年来在军事车辆、公共交通及工程机械等领域得到了广泛的应用。本文针对行驶系统及工作系统均采用流量耦合闭式液压系统的静液传动工程车辆在行驶及作业时的节能控制问题,以行驶及工作液压系统流量作为控制目标变量,通过对发动机转速与液压泵排量的协调控制,实现液压马达输出转速与发动机转速间的解耦,并在此基础上参考混合动力技术中的功率跟随式能量管理控制策略,提出了一种基于功率识别的流量耦合静液传动系统节能控制方法,通过对行驶液压系统及工作液压系统作业时的需求功率进行识别,完成对包括发动机及液压系统在内的工程车辆整体的节能控制,能够实现对发动机输出功率的“按需分配”。本文依托吉林省科技发展计划资助项目（No.20160101285JC）,主要研究内容如下:（1）构建了用于实现基于功率识别的静液传动系统节能控制方法的分层式控制系统架构。基于静液传动工程车辆自身结构特点及控制需求,开展了对控制系统控制架构的研究;采用分层式控制系统设计方法构建了控制系统的分层式总体架构,同时构建了静液传动系统需求功率识别控制策略、发动机工作点规划及协调控制策略、液压系统协调控制及辅助控制策略三个子控制策略的控制架构;并对实现控制功能所必须的关键技术进行了规划。（2）对静液传动工程车辆控制系统中所涉及的各项策略进行了研究。基于对驾驶员意图的综合分析及对液压系统压力信号的实时采集,制定了静液传动系统整体需求功率的识别策略;在综合考虑发动机作业工况对静液传动工程车辆作业动力性能及经济性能的影响的前提下,提出了适用于静液传动工程车辆的发动机工作点规划方法;制定了发动机及行驶/工作变量泵排量协调控制策略,能够实现行驶/工作变量泵流量与发动机转速间的解耦;针对静液传动工程车辆在坡道工况及大功率需求等特殊工况下的节能控制需求,制定了相应静液传动系统辅助控制策略,完善了控制系统在多样化作业环境下的适应能力。（3）以实车实验采集得到的压力数据作为载荷输入,通过MATLAB/Simulink-AMESim联合仿真对各项控制策略的控制效果进行了仿真验证。为保证仿真模型的真实性,提高仿真结果的可信度,搭建数据采集实验平台对静液传动工程车辆在行驶/作业联合工况下的载荷数据进行了采集,作为联合仿真模型的载荷输入;使用MATLAB/Simulink及LMS *** AMESim软件建立静液传动工程车辆传动系统联合仿真模型;基于联合仿真模型得出的仿真结果,对本文制定的各项控制策略的控制效果进行了综合分析验证。本文提出的控制方法及相应研究结果可为现有应用流量耦合一次调节（变量泵-定量马达）或一、二次联合调节（变量泵-变量马达）闭式液压系统静液传动技术的工程机械或公路车辆控制系统开发提供参考。

关键词：静液传动工程车辆流量耦合功率识别节能控制

工程车辆液压驱动系统模糊PID自适应控制策略研究

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工程车辆液压驱动系统模糊PID自适应控制策略研究

作者：丘铭军长安大学

学位级别：硕士

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段，研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化，其核心内容为发动机变转速下，变量泵-变量马达系统的结构特... 详细信息

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段，研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化，其核心内容为发动机变转速下，变量泵-变量马达系统的结构特性以及控制策略的研究。文章分析表明，车辆液压驱动时变非线性系统的线性模型已不能很好地满足机器的动力性，经济性要求。针对随之出现的复杂多变量液压驱动控制问题，本文根据分段思想，结合功率控制和工程实用的理想传动控制结构，提出了车辆液压驱动系统的现代综合控制策略。文中建立了发动机变转速下，变量泵—变量马达的车辆系统非线性动态模型，并对这一多参数、时变强干扰系统进行分析，提出了包含恒功率输入环节和被控对象环节在内的综合控制结构。文章通过对马达采用三段式压力排量控制的方法将这一复杂非线性系统进行分段讨论，并重点讨论了较为复杂的流量耦合非线性区段。在该非线性区段，对耦合变量非线性方程，采用泰勒级数展开法对系统进行线性化，在Matlab／Simulink软件下建立流量耦合非线性区段的模糊PID自适应控制及恒功率控制的计算机仿真模型，并以某液压底盘试验台为算例，对该自适应控制方法进行仿真，获得较佳的动、静态性能，表明了该法的工程实用性。随后分析了该自适应控制策略在马达变排量区段的可行性，仿真发现该模糊PID自适应控制策略能很好地解决马达变排量控制问题。最后分析了控制方法中的各参数对系统性能的影响，在已有的公式基础上给出了选择控制参数的一般性原则。文中的研究方法对其它适用于车辆液压驱动系统的自适应控制方案及其它现代控制方法同样有着借鉴意义。

关键词：静液传动流量耦合时变非线性模糊PID自适应控制算法动态仿真

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牵引车辆液压驱动系统自适应控制策略研究

牵引车辆液压驱动系统自适应控制策略研究

作者：刘峰长安大学

学位级别：硕士

工程车辆牵引动力学研究目的是改善牵引车辆在变载荷条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化，其核心内容之一为变量泵—变量马达闭式系统的控制策略研究，核心目的是通过液压系统的变换作用使... 详细信息

工程车辆牵引动力学研究目的是改善牵引车辆在变载荷条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化，其核心内容之一为变量泵—变量马达闭式系统的控制策略研究，核心目的是通过液压系统的变换作用使发动机在较大的动态外载荷条件下保持静态工况或准静态工况。本文首先分析了发动机和液压泵的各自特性，提出了发动机和液压泵系统联合工作时的理想控制目标，提出了实现控制目标的静态控制策略;其次分析了变排量马达的特性，比较了马达在流量耦合和压力耦合时的不同控制特性，提出了三种马达变排量的静态控制方法。之后建立了变量泵一变量马达系统的动态数学模型，在已有泵控马达数学模型基础上加入了模型参考自适应环节，并构建了基于Matlab／Simulink的仿真模型，以某型液压试验台的参数为例，对该控制方法进行仿真，在变参数条件下获得较好动态性能。

关键词：控制发动机变量泵流量耦合变量马达自适应

工程车辆液压驱动非线性系统控制策略与仿真研究

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工程车辆液压驱动非线性系统控制策略与仿真研究

作者：陈超长安大学

学位级别：硕士

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段,研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力,从而实现车辆性能指标的最优化,操纵的全面自动化和智能化,其核心内容为变量泵—变量马达系统的模型结构与控制理论研究。文... 详细信息

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段,研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力,从而实现车辆性能指标的最优化,操纵的全面自动化和智能化,其核心内容为变量泵—变量马达系统的模型结构与控制理论研究。文章分析表明,车辆液压驱动时变非线性系统的线性模型已不能很好地满足机器的动力性,经济性要求。针对随之出现的复杂多变量液压驱动控制问题,本文根据分段思想,结合功率控制和工程实用的理想传动控制结构,提出了车辆液压驱动系统的现代综合控制策略。文中建立了发动机变转速下,变量泵—变量马达的车辆系统非线性动态模型,并对这一多参数时变系统进行分析,提出了包含恒功率输入环节和系统主环在内的综合控制结构。文章通过对马达采用三段式压力排量控制的方法将这一复杂非线性系统进行分段讨论,并在讨论较为复杂的流量耦合非线性区段的基础上,将最优二次型理论及简化模型参考自适应控制(SMRAC)方法引入系统中来。针对SMRAC稳定性及自适应律可调增益难确定的问题,提出了以SMRAC系统作外环,辅以最优反馈校正为内环的新型控制结构。在系统数学模型基础上构建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,并以某液压底盘试验台为算例,对该综合控制方法进行仿真,获得较佳性能,表明了该法的工程实用性。随后分析了自适应控制策略在马达变排量区段的可行性,仿真发现策略能很好地解决马达变排量控制问题。最后分析了控制方法中的多个相互耦合参数,给出了选择控制参数的一般性原则。文中的研究方法对其它适用于车辆液压驱动系统的自适应控制方案及其它现代控制方法同样有着借鉴意义。

关键词：流量耦合时变非线性简化模型参考自适应最优二次型动态仿真

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四轮液压驱动车辆模型与控制策略研究

四轮液压驱动车辆模型与控制策略研究

作者：王阿庆长安大学

学位级别：硕士

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段，研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化。单泵四马达液压独立驱动系统，作为一种真正意义上的液压驱动... 详细信息

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段，研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力，从而实现车辆性能指标的最优化，操纵的全面自动化和智能化。单泵四马达液压独立驱动系统，作为一种真正意义上的液压驱动系统，其核心内容为发动机变转速下，单变量泵-多变量马达系统的结构特性以及控制策略的研究。文章分析表明，车辆单泵双马达液压驱动时变非线性系统是一个多输入，多输出系统，经典的控制理论不能实施。针对随之出现的复杂多变量液压驱动控制问题，本文从理论研究的角度出发，简化系统，将系统变为单输入双输出系统，结合功率控制和工程实用的理想传动控制结构，提出了车辆单泵双马达液压驱动系统的现代综合控制策略。文中对牵引车辆进行直线行驶和转向行驶的运动学和动力学分析，并在已有的变量泵—变量马达系统的基础上建立车辆单泵双马达液压流量耦合系统的非线性数学模型。从理论研究出发，将系统简化为单马达排量阶跃输入，泵输入流量恒定，另一侧马达排量固定的模型。对这一多参数、时变强干扰系统进行分析，提出了单泵双马达流量耦合系统的综合控制结构。在Matlab／Simulink软件下建立简化后的单泵双马达流量耦合系统模糊自适应PID控制计算机仿真模型，并以某液压底盘试验台驱动系统为算例，对该控制方法进行仿真，获得较佳的动、静态性能，表明了该法的工程实用性。最后分析了控制方法中的各参数对系统性能的影响，在已有的公式基础上给出了选择控制参数的一般性原则。文中的研究方法对其它适用于车辆液压驱动系统的自适应控制方案及其它现代控制方法同样有着借鉴意义。

关键词：静液传动流量耦合单泵双马达系统模糊PID控制算法动态仿真

1000 MW高效超超临界锅炉分隔屏壁温偏差分析

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应用能源技术 2020年第5期 35-37页

作者：孙洪民叶欢高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室(哈尔滨锅炉厂有限责任公司) 哈尔滨150046 哈尔滨锅炉厂有限责任公司哈尔滨150046

文中对1000 MW高效超超临界锅炉分隔屏壁温偏差进行分析,通过模拟总结了热负荷分布规律,并根据热负荷分布,采用差异化设计技术进行流量耦合,对分隔屏进行壁温优化,降低了壁温偏差。

关键词：分隔屏壁温偏差流量耦合