重型矿用混合动力自卸车模糊控制策略研究

以矿用混合动力自卸车为研究对象,进行了模糊控制能量管理策略的研究。以整车需求转矩与当前车速下发动机最佳转矩的差值和动力电池SOC为输入、发动机期望转矩为输出,构建了有121条规则的模糊控制器。根据某矿用混合动力自卸车的实际运行情况,建立了自卸车循环工况,并利用AVL Cruise和MATLAB/Simulink联合仿真平台对制定的模糊控制策略进行了仿真。仿真结果表明,与采用逻辑门限控制策略相比,模糊控制策略明显提高了矿用混合动力自卸车的燃油经济性。     

重型煤炭运输车分布式混合动力系统设计及控制策略

公路运输是煤炭运输的重要一环,为提高经济效益,煤炭运输车正日益趋向于重型化发展,使得对驱动系统动力性和经济性的要求越来越高。传统柴油机驱动存在污染严重、油耗高等问题,而电驱动存在动力不足、续航能力差等问题,单一动力驱动难以很好满足重型煤炭运输车动力与环保需求。为提高重型煤炭运输车驱动性能并实现节能减排目标,基于重型煤炭运输车系统结构提出了一种新型分布式混合动力驱动系统,并对其控制策略进行了建模和仿真研究。首先,基于将多个动力源分别布置在重型煤炭运输车牵引车和挂车上的设计思路,设计了一种连接型分布式混合动力驱动系统,主要由柴油发动机、驱动电机、变速箱、动力电池组和多台轮边电机等装置组成;其次,通过对不同工作模式下的能量流向进行分析,设计了基于最优转矩的分布式混合动力驱动系统逻辑门限控制策略,根据分布式混合动力系统工作模式特点提出了不同工作模式下转矩目标值的分配方案,并在MATLAB/Simulink软件中搭建了控制策略模型;然后,根据重型煤炭运输车的实际行驶情况,参照相关国家标准建立了重型煤炭运输车循环工况;最后,将控制策略导入CRUISE软件,与所搭建的整车动力系统仿真模型进行了联合仿真。仿真结果表明:所设计的控制策略能够对发动机和电机的转矩进行合理分配,使得发动机和电机始终在高效率区域工作,动力电池也保持在充放电高效区间;相比传统柴油机驱动方式,在整车牵引质量基本不变的前提下,可实现最大爬坡度增加70%、最高车速提高42.8%、0～30 km/h加速时间缩减34.2%、百公里综合油耗降低17.8%;通过混合动力改造和合理制定控制策略,车辆各项指标较原车均有明显提升。     

基于Simulink电动轮矿用自卸车电机驱动控制系统建模仿真

电机驱动系统是电动轮矿用自卸车的核心部分,而交流异步电机在驱动系统中占主导地位,研究开发先进的异步电机驱动控制系统能够有效提高矿用自卸车动力经济性和安全可靠性。对电动轮矿用自卸车电驱动系统结构进行分析,编写牵引特性计算程序从而为异步电机提供数学模型,基于Simulink环境下对异步电机进行建模,分析了电流、磁链和转矩;同时在Simulink环境下对矿用自卸车电驱动异步电机转子磁场定向矢量控制算法(IFOC)和直接转矩控制算法(DTC)进行了建模仿真与比较分析,结果表明研究结果为此类研究提供理论依据和方法支持,可以应用于设计生产。     

矿用混合动力自卸车粒子群优化模糊控制研究

针对某矿用混合动力自卸车,在Matlab中以整车需求转矩与当前车速下发动机最优转矩的差值和动力电池SOC为输入、发动机期望转矩为输出,构建了模糊控制器并建立了整车模糊控制策略。由于模糊控制器的制定主要依靠专家经验,因此一开始控制效果可能并不好。为此利用Cruise和Simulink建立了整车模型和模糊控制策略联合仿真平台,针对模糊控制器的隶属度函数和模糊控制规则,利用粒子群算法以发动机和电机总的等效燃油消耗为优化目标对它们同时进行优化。仿真结果显示,与传统的模糊控制器相比,优化后的模糊控制器能够在有效控制矿用混合动力自卸车动力电池SOC变化的同时提高整车的燃油经济性。     

基于Cruise的自卸车动力性和燃油经济性参数灵敏度分析

利用AVL_Cruise软件建立了重型矿用自卸车的整车结构模型,并验证了模型的准确性。对自卸车的动力性和燃油经济性进行了参数灵敏度分析,确定了对其影响比较显著的参数。研究结果为自卸车动力系统的参数设计与优化以及燃油经济性的改善提供了依据。     

混合动力传动技术在矿用车辆中的应用前景

重型液力机械变速箱的大传动比及柔性联接特性为矿用车辆提供了充足的动力,但其与发动机形成的单一工作模式无法对整车工作状态进行调节,经济性能较差。混合动力传动技术应用于矿用车辆后,通过对集成电机的混合动力变速箱设计,使矿用车辆具备纯电、纯机械、混合动力及制动等多种工作模式。车辆混合传动系统具有的驱动与制动双向能量传递方式,使其可有效调节发动机的工作特性并能回收车辆长下坡行驶时的制动能量,改善整车的燃油经济性,甚至可额外节约燃油25%。     

基于整车动力性和燃油经济性的矿用自卸车动力传动系统研究

基于整车动力性和燃油经济性对矿用自卸车的动力匹配进行研究,应用整车性能仿真平台建立整车模型并加以试验验证。对2种典型路况下25种动力传动匹配方案进行计算与分析,结果表明:矿区路况对矿用自卸车燃油经济性影响很大,25种传动系统匹配方案可根据实际路况择优选配。研究结果可为整车前期设计或改进优化提供参考。     

大型矿用自卸车永磁驱动系统研究

在介绍矿用自卸车传统电传动牵引系统的基础上,搭建了永磁驱动系统,并阐述了永磁同步牵引电动机的数学模型和控制策略。根据永磁同步牵引电动机的特性及矿用自卸车的工况特点,提出了高速段的永磁电动机弱磁控制策略。通过仿真和试验,验证了永磁电动机控制策略的有效性。同时,经样车矿山测试,永磁驱动系统较传统电传动(电励磁发电机和鼠笼驱动电动机)系统有明显的油耗改善,对露天矿山节能减排有重要意义。     

电驱动铰接式自卸车电子差速控制策略及仿真

提出一种用于电驱动铰接式自卸车的的电子差速控制策略,以实现车轮路面附着特性与工作状态的识别以及电动轮驱动转矩的控制。依据某六轮电驱动铰接式车辆结构特点,建立了包括SIMPACK动力学模型以及MATLAB/Simulink电动轮驱动转矩控制模型的联合仿真模型,并利用联合仿真模型对采用电子差速控制策略的自卸车进行了差速控制仿真。结果证明了该电子差速控制策略的有效性。     

矿用电动轮自卸车动力性燃油经济性模拟计算

矿用自卸车不同于普通用车,在构造、传动方式、使用条件等方面都有其特殊性,所以在性能计算方法以及评价指标的选取上都与普通汽车有所不同。国内生产重型矿用自卸车的厂家很少,几乎没有关于矿用自卸车性能模拟汁算的研究,对矿用自卸车没有现成的动：力性、经济性模拟程序可套用。本模拟计算系统就是针对SF32601型电动轮自卸车采用MATLAB语言开发的一套进行其动力性、     

混合动力矿用汽车电力辅助控制策略研究

分析了混合动力矿用汽车电力辅助控制策略原理,阐述了电力辅助控制工作模式,论述了电量状态参数和发动机参数对电池、整车动力性、经济性和排放的影响。结果表明电力辅助控制策略是混合动力矿用汽车节约能源、降低排放的重要有效途径。根据不同的控制要求,调整相应的控制参数值,能够达到改善整车性能的目的。     

基于ADAMS的铰接式矿用自卸车电子差速控制策略研究

针对传统电子差速控制策略在电动轮铰接式矿用自卸车上应用的不足,提出了一种适用于此类车辆的基于滑移率一致的电子差速控制策略。通过分析电动轮数学模型,明确了滑移率的可控性和控制方式;根据建立的整车车体转向数学模型,建立了滑移率的估算方程,并建立了相应的滑移率计算模块和滑移率控制器,搭建了整车滑移率控制策略模型。联合虚拟样机模型和整车电子差速控制策略模型进行转向工况仿真,并与传统等功率分配和等转矩分配电子差速控制策略转向效果进行对比分析。结果表明,该控制策略能够很好地保证各轮滑移率一致,提高整车的横摆和侧倾稳定性,使整车获得良好的差速性能。     

排气阻火器对矿用防爆柴油机性能影响的研究

为了研究排气阻火器对矿用防爆柴油机性能的影响,以某矿用柴油机为试验对象,对该机在增加排气阻火器前后两种状态下进行了外特性试验和排放特性试验。试验结果表明,增加排气阻火器后,虽然满足了矿用柴油机的防爆性能,但是矿用柴油机的排气阻力增大,空气消耗量减小,缸内燃烧恶化,功率和转矩减小,动力性能下降;燃油消耗率增加,经济性能变差;CO体积分数和烟度值升高,大部分工况点的NO_x体积分数升高,排气温度升高,排放性能变差。研究结果可为今后矿用防爆柴油机排气阻火器的设计提供参考。     

防爆胶轮车发动机动力性研究及试验

针对现有矿用防爆胶轮车在巷道内运行过程中存在动力不足和燃油不充分问题，提出利用动力学理论模型和试验相结合的方法，分析最佳动力性、油耗及其能效。首先根据实际工况进行了发动机的选型，再利用MATLAB软件中的线性回归法得出最理想的四阶拟合曲线方程，建立了发动机的数学模型。基于该模型搭建了防爆胶轮车动力系统模型并对爬坡度、加速度和经济性进行了分析。最后进行了动力性试验，将试验得出的万有特性曲线与仿真对比研究。试验结果表明：该型号发动机转速1800r/min时为最佳经济性及动力性区域，最低油耗为222g/kW·h，由此建立的发动机数学模型及胶轮车动力系统模型是准确的，为后续的发动机研究和整车动力匹配奠定了基础。     

矿用自卸车新能源技术研究现状与展望

矿业是我国国民经济的支柱产业，为社会发展提供了关键的矿产资源与能源保障。然而矿业开采过程中面临着能源消耗高、能源利用效率低、排放污染密度大等问题，自然资源部等六部委联合发布《关于加快建设绿色矿山的实施意见》明确指出要研发高效、节能的采矿新装备。矿用自卸车是一种典型的采矿运输装备。开发清洁、高效、节能的矿用自卸车，提高能源利用率、降低运输过程中的碳排放，是绿色矿山建设的关键环节，助力矿业“碳达峰、碳中和”建设。我国新能源汽车经过十余年发展，为上述问题的解决提供了丰富的技术储备。首先分析了矿用自卸车的能源利用效率、污染排放特性、经济性，指出了矿用自卸车发展新能源技术的必要性；在矿用自卸车动力领域，梳理了锂电池、氢燃料电池、天然气发动机、甲醇内燃机等4项替代能源动力技术路径，分析了各替代能源的技术特点；从全球各主要矿业国家政府政策法规、矿用自卸车主要供应商以及主要用户的策略，分析了替代能源技术在矿用自卸车领域的应用现状与研究趋势；此外，在传动与驱动领域，以车端能量高效利用为目标，分析了复合传动技术以及牵引控制技术的特点。研究表明，与应用场景的结合，才能最大程度发挥新能源技术在矿用自卸车领域的...     

矿用电驱动铰接车控制策略的研究

提出一种用于矿用电驱动铰接车基于功率分配的整车控制策略。发动机-发电机组采用基于油门踏板功率信号和恒磁通励磁PI调节的控制策略,电动机驱动系统基于功率-电流双闭环控制,车辆转向通过等转矩跟随控制自适应差速。建立了包含ADAMS铰接车动力学和MATLAB/Simulink电动机驱动系统的联合仿真模型,对车辆在平地、上坡及不同载重工况下的直行和转向进行仿真,仿真结果表明该控制方案使车辆具备良好的加速性能和转向性能。结合试验验证了转向控制策略的可行性及联合仿真的正确性,为电驱动铰接车的研制提供了技术基础。     

挡位数设计对矿用纯电动车辆经济性的影响

对矿用纯电动防爆车辆动力系统进行了研究,系统分析了挡位数对矿用纯电动防爆车辆经济性的影响及匹配,建立了矿用纯电动防爆车辆驱动系统模型。矿用纯电动防爆车辆传动系统分别采用2、3、4挡设计,并对车辆变速箱在标定工况和矿区工况下进行了换挡控制优化,得到了最优能耗数据。结果表明以4挡传动系统为基准,采用3挡传动系统矿用纯电动防爆车辆能耗增加约1%,而采用2挡传动系统矿用纯电动防爆车辆能耗则增加约5%。     

矿用铰接式电传动车辆转向控制的研究

提出一种针对矿用铰接式电传动车辆等转矩跟随控制自适应差速控制方法。建立了Adams铰接车动力学和Matlab/Simulink电机驱动系统机电一体化联合仿真模型,对车辆开环无控制和等转矩跟随控制转向工况进行仿真,仿真结果表明该控制方案使车辆具备良好的转向性能,简化了控制算法。结合试验验证了转向控制策略的可行性。     

矿用自卸车电动轮冷却系统设计与分析

轮边电动机是电传动矿用铰接式自卸车的重要动力部件,其各种动力性能指标及散热等问题对整车性能有着重要的影响。针对某车型矿用自卸车传动系统中水冷永磁同步电动机,结合实际冷却系统,对电动机进行数学建模,并应用Ansoft软件进行了电磁仿真,从而确定了电动机热源情况及边界条件。最后应用FLUENT对冷却水套进行温度场仿真,并通过试验验证了电动机及其冷却系统设计的可行性。     

一种矿用电机车混合充电与驱动一体化电路

矿用电机被广泛地应用于井下矿岩、设备与人员的运输。为实现其混合充电与驱动的一体化,提出了一种基于绕组重构永磁同步电机的新型混合充电与驱动一体化电路。采用蓄电池—超级电容替换蓄电池作为电机车储能装置,添加双向DC/DC变换器作为电压变换装置,且用异构永磁同步电机替换传统的直流电机,实现了混合充电与驱动的一体化,并提高了矿用电机车的驱动性能和续航能力。在MATLAB中搭建了该新型矿用电机车混合充电驱动一体化电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型矿用电机车混合充电驱动一体化电路可有效提高电机车的续航能力和驱动性能。