重型工程運(yùn)輸電動車控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、重型工程運(yùn)輸車一直以來都在礦山運(yùn)輸領(lǐng)域扮演著重要角色,電傳動系統(tǒng)的發(fā)展也給重型工程運(yùn)輸車在載重量和運(yùn)輸效率上都帶來很大的提高。然而,傳統(tǒng)的重型工程運(yùn)輸車的電傳動系統(tǒng)均存在著燃油經(jīng)濟(jì)性低、能量利用率不高的問題,尤其是將電制動的能量白白消耗到了能耗電阻上;而且在采取輪式驅(qū)動技術(shù)后,重型工程運(yùn)輸車苛刻的穩(wěn)定性需求對驅(qū)動輪的控制方法提出了更高的要求;這些問題都制約了重型工程運(yùn)輸車的發(fā)展。
　　本文主要就重型工程運(yùn)輸車的電傳動系統(tǒng)設(shè)計與參數(shù)

2、匹配、整車穩(wěn)定性控制策略以及其復(fù)合能源系統(tǒng)最優(yōu)匹配策略展開研究。通過對重型工程運(yùn)輸車的電傳動系統(tǒng)需求進(jìn)行分析和研究,比較了串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電傳動系統(tǒng)對于重型工程車的優(yōu)缺點(diǎn),基于此提出了一種基于復(fù)合能源系統(tǒng)的串聯(lián)式交流電傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過分析實際工況需求和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于峰值功率、連續(xù)功率以及能量的要求,提出了對該種電傳動系統(tǒng)中動力總成的參數(shù)匹配方法,并在CRUISE軟件中對實際樣車進(jìn)行了匹配和仿真驗證。同時基于動力性能和安全性能考慮,

3、對其設(shè)計了牽引和電氣制動模式以及穩(wěn)定性控制、RSC和“跛行”的功能模式。為了研究重型工程運(yùn)輸車復(fù)合能源系統(tǒng)的參數(shù)匹配問題,首先通過引入能量利用率和功率利用率,研究了復(fù)合能源自重消耗能量和功率與自身參數(shù)的關(guān)系,得到了復(fù)合能源內(nèi)部配比比例的最優(yōu)方案;同時基于吸收功率和能量等級、輸出功率和能量等級的綜合考量,以最小總質(zhì)量和最大節(jié)能率為目標(biāo),得到了復(fù)合能源系統(tǒng)中超級電容和蓄電池的總體匹配參數(shù)。為確定復(fù)合能源系統(tǒng)的合理而有效的管理策略,本文對提出

4、的重型工程運(yùn)輸車電傳動系統(tǒng)進(jìn)行了模式分解,制定了基于規(guī)則的復(fù)合能源系統(tǒng)的控制策略。這種控制策略在保證重型工程車動力性能的同時,充分利用了各儲能源在比功率和比能量方面的優(yōu)勢,得到了最佳的節(jié)能效率。本文通過建立復(fù)合能源的等效電路模型,進(jìn)而在CRUISE軟件中對控制策略進(jìn)行實際樣車節(jié)能效率仿真,進(jìn)一步驗證了該控制策略的可行性和有效性。為了研究重型工程運(yùn)輸車的穩(wěn)定性控制策略,分別研究了輪胎滑移率與整車縱向運(yùn)動、橫向運(yùn)動和橫擺運(yùn)動的關(guān)系,得到了基

5、于滑移率閉環(huán)的整車穩(wěn)定性控制策略。并通過分析滑移率與驅(qū)動電機(jī)扭矩的傳遞函數(shù),給出了具體的穩(wěn)定性控制算法的解析表達(dá)。通過在MATLAB/Simulink環(huán)境中建立的MF輪胎力學(xué)模型和七自由度整車動力學(xué)仿真平臺,分別仿真對比研究了直行工況和轉(zhuǎn)彎工況下該控制策略的實施效果。最后,基于MC9S12XS128芯片設(shè)計了重型工程運(yùn)輸車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)軟硬件平臺,并在實際輪式驅(qū)動微型樣車平臺上對穩(wěn)定性控制算法進(jìn)行了相關(guān)的直行和轉(zhuǎn)彎工況實驗研究,驗證了仿