混合动力液压挖掘机动力控制策略的研究

设计了一套液压挖掘机的节能液压系统,并且提出了具有超级电容混合动力液压挖掘机的全新结构和动力控制策略。通过计算机仿真,得出了对22吨并联式混合动力液压挖掘机的最优配置。     

基于AMEsim的混合动力液压挖掘机系统建模及控制策略研究

为了能够从理论上对混合动力液压挖掘机进行研究,并找出有利于系统节能和降低排放的有效途径,以某20t液压挖掘机为原型,分析其动力系统各元件特性,并利用AMEsim软件建立并联式混合动力挖掘机系统的整机仿真模型.通过试验采集挖掘机在典型工况下的功率谱.根据挖掘机的工况特点,提出一种基于工况预测的准定工作点控制策略,并应用于仿真模型.仿真结果表明,所提出的控制策略能有效地减小超级电容电荷状态(SOC)波动,稳定发动机工作点,提高燃油经济性.     

混合动力液压挖掘机模拟试验台设计

混合动力液压挖掘机模拟试验台是混合动力工程机械基础研究的重要工具.根据模拟试验台的研究内容对试验台中动力系统、负载系统、控制系统和软件系统的设计方案进行了介绍.     

基于模糊控制液压混合动力挖掘机回转装置控制仿真研究

为了能够提高液压混合动力挖掘机回转装置控制的稳定性,提高回转装置的工作效率,利用模糊控制和PID控制器相结合方法对其进行控制。首先,分析了液压混合动力挖掘机回转装置的工作原理;接着,研究了液压混合动力挖掘机回转装置的数学模型;然后进行了模糊控制器和模糊PID控制器的设计;最后,进行了仿真分析,仿真结果表明,该控制方法具有较高的鲁棒性。     

液压混合动力在挖掘机上应用研究

挖掘机在工作过程中制动频繁,能量损耗大,为了回收制动回转过程中的的能量,设计了液压混合动力挖掘机的回转系统,利用蓄能器回收制动能量。阐述了液压混合动力的工作原理,并进行了试验研究和分析。结果表明:液压混合动力降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动;在节能方面,蓄能器的能量回收效率达到74.75%,达到了节能的目的。     

基于AMESim的混合动力挖掘机动力匹配研究

探索了并联混合动力液压挖掘机的匹配方法,设计了一套基于某中型液压挖掘机的并联混合动力系统方案和一种基于分工况的综合控制策略。利用AMESim软件对发动机、电池组、液压系统和工作装置分别进行了建模和分析,最终建立了整个系统的仿真模型并对不同工况进行了仿真分析。仿真结果表明:该动力匹配方案和控制策略能够稳定发动机的工作点,可以对电池组进行有效管理和保护,获得较好的动力性指标和节能指标。     

基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究

为进一步提高液压挖掘机的节能效果,提出了以混合动力源代替单一柴油机动力系统的新型节能方法.通过分析液压挖掘机的工况特点和发动机工作点波动情况,证明了混合动力技术在液压挖掘机节能中的必要性和可行性.建立了5 t级串、并联混合动力挖掘机的仿真模型,并以采集的同等级动力配置的液压挖掘机工作负载作为仿真的载荷谱.以模型仿真和试验测试为研究手段,对比分析了原型系统和串/并联混合动力系统的节能效果、系统成本和动力性能,得出了并联式混合动力系统是目前最适合液压挖掘机的节能方案的结论.仿真和试验结果表明,该方案能进一步提高液压挖掘机的节能效果.     

液压挖掘机横向系列产品的优化设计

本文用优化设计的思想，建立了液压挖掘机横向系列产品的优化模型，探讨了从单机优化模型扩展为横向系列产品优化模型的建模策略和方法，并以横向系列产品为例对系列优化模型进行了验证。     

小松新型HB205型混合动力液压挖掘机

继2010年12月1日最初在日本投放市场之后，小松制作所近日宣布将在全球推出新款HB205型混合动力液压挖掘机，并计划扩大在北美、中国、拉丁美洲、东南亚和欧洲的销售。     

液压混合动力挖掘机回转能量回收系统的设计和控制

为了解决挖掘机在回转阶段的能量回收再利用问题,基于压力共轨(CPR)液压混合动力技术设计了一个采用两个蓄能器的闭式回转制动能量回收系统。考虑到气体温度与热传递对蓄能器工作状态的影响,建立了系统的数学模型。为了提高回转制动的平稳性,减少回转装置的能量损失,设计了自适应模糊滑模控制器对回转速度进行跟踪控制。在Matlab平台上对系统进行仿真,结果表明:自适应模糊滑模控制器有较好鲁棒性、稳定性,可平稳控制回转装置;采用该系统可消除压力共轨系统二次元件之间的压力扰动,能够实现高达49.8%的再生能量用于驱动回转系统,比同吨位的液压挖掘机节能16.7%。     

挖掘机混合动力系统试验台液压加载系统设计

加载系统是挖掘机混合动力系统试验台的重要装置。结合6t混合动力系统试验台的技术要求,分析了加载系统的技术参数,确定了基于溢流阀的液压加载系统设计方案。给出了液压加载系统的工作原理图,介绍了加载系统的工作过程。建立了基于AMESim平台的液压加载系统仿真模型。对加载系统的最大加载功率和典型工况下加载功率进行了仿真计算。仿真结果表明:所设计的液压加载系统能满足设计要求。研制了液压加载系统样机,对样机的加载功率进行了实验测试,实验结果表明,加载系统输出功率误差     

新型混合动力液压挖掘机的能量再生系统研究

尽管在混合动力液压挖掘机中采用液压马达和发电机的传统能量再生系统(ERS)能够再生部分能量,但对要求其拥有大功率的电机和发电动机且再生能量的时间较短。结合电动液压蓄能器的优点,分析了新型电动助力转向器的结构,并提出了一种液压蓄能器工作压强设定方法。为了避免额外能耗、噪声和冲击压强,给出了一种两级压强阈值约束方法,介绍了动臂下降时控制臂架速度,以及臂架停止下落时回收效率的控制策略,建立了具有ERS的混合动力挖掘机实验平台,研究了ERS对能量转换效率和控制性能的影响。实验结果表明,所提出的ERS比传统的ERS具有更好的动臂速度控制性能,当动臂下降时,总势能的45%可以再生,并且发电机和液压马达的功率水平可以降低60%。     

基于功率协调控制的液压挖掘机节能系统研究

在分析发动机工作特性的基础上,根据负载变化的多样性与复杂性,提出了恒功率与变功率相结合的控制策略,通过节能控制器对发动机和泵进行控制,使发动机-泵-负载达到良好匹配。并在液压挖掘机试验样机上进行试验。试验结果表明,采用该控制策略后,缩小了发动机随负载的变化范围,提高了燃油利用率和整机效率,提高了系统的响应速度,达到较好节能效果。     

挖掘机并联式混合动力系统建模及控制策略研究

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统,基于其工作机理,建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型,以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果,基于系统动力学模型及负载状况,以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标,设计了一种多点控制策略。仿真结果表明,柴油机发动机模型合理有效,设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。     

基于PLC的液压挖掘机模型控制系统设计

通过对现有的液压挖掘机模型加装电磁换向阀、角度传感器、触摸屏、可编程控制器以及上位计算机,使其成为集机、电、液控制为一体的综合实训设备。此实训设备既可以完成机电一体化技术的综合控制实训,又可完成液压、传感器、可编程控制器以及组态控制等机电一体化关键技术的实训。     

液压挖掘机电容蓄能式并联混合动力系统结构及控制策略研究

分析了以电容器为蓄能装置的液压挖掘机并联混合动力系统的结构,在此基础上,针对液压挖掘机的工况,提出了以发动机工作点和电容器荷电状态（state of charge,SOC）值为优化变量的控制策略,并建立了试验系统对该控制策略进行试验研究。研究结果表明,采用该控制策略后,改善了发动机工作点的分布区域,抑制了电容器SOC的变化幅度,且基本不影响系统的响应性能。     

液压挖掘机控制系统的节能研究

本文针对液压挖掘机功率不匹配运行所产生的损失问题,设计了包含负载-泵-发动机三者的联合控制系统,实现了对柴油机和变量泵以及变量泵和负载的节能功率匹配控制,提高了发动机速度的稳定性,并对传统的由司机选择动力模式的方法进行了改进。