双流耦合构型混合动力拖拉机旋耕工况控制策略研究

大功率拖拉机作业时载荷冲击会造成发动机的输出转矩大范围波动,为减小载荷冲击对拖拉机动力单元的影响,提出以发动机和双电机为动力源的拖拉机双流耦合动力系统构型,以减小载荷冲击引起的动力传动系统换挡频次。基于Haar小波分解提出了基于功率预测的转矩分配策略,首先记录拖拉机的作业参数,基于径向基神经网络对拖拉机旋耕作业时的功率需求进行预测,由Haar小波变换确定高频和低频转矩需求值的范围,并分别由电机和发动机提供。最后,通过硬件在环试验对提出的动态转矩分配进行了可行性验证,测试结果表明:提出的基于神经网络功率需求预测模型对行驶端和动力输出端(Power take-off,PTO)的功率进行预测,实际值和预测值均方根误差分别占最大功率的7.6%和7.9%;提出的转矩分配策略能够应对拖拉机旋耕时的载荷波动。发动机转矩波动与传统构型相比减小35.0%,有效地缩小了发动机转矩波动范围,缓解了拖拉机作业时载荷冲击对发动机的影响。

混合动力拖拉机能量管理策略综述

对混合动力拖拉机进行研究,可有效提高燃料经济性,而能量管理策略的研究则是提高混合动力拖拉机燃油经济性的核心技术问题。通过文献整理及文献翻译,对能量管理的内涵进行分析。从基于规则和基于优化两个角度,对几种常见的能量管理策略进行分类。根据不同种类混合动力拖拉机的构型,分析其所适合的能量管理策略及其特点,并对之后能量管理控制策略应用于拖拉机上的研究方向做出了建议。

基于自适应阈值优化的插电并联式混合动力拖拉机节能控制研究

为最大限度发挥电能在作业过程中的优势,以插电并联式混合动力拖拉机为研究对象,采用滚动优化的思想,提出基于时间窗口的自适应阈值优化混合动力拖拉机节能控制策略。搭建插电并联式混动拖拉机驱动系统模型,制订拖拉机多种能源模式切换策略,对关键阈值参数进行自适应优化研究。基于拖拉机犁耕工况,利用Matlab/Simulink仿真平台,对文中策略与功率跟随策略进行仿真对比。结果表明:在循环犁耕工况下,基于时间窗口的自适应阈值优化混合动力拖拉机节能控制策略等效燃油消耗下降8.78%,为插电并联式混合动力拖拉机的节能控制提供新的控制方法。

基于动态规划算法的串联式混合动力拖拉机犁耕工况能量管理研究

针对串联式混合动力拖拉机存在的经济性问题,采用动态规划算法优化串联式混合动力拖拉机能量管理控制策略。给出串联式混合动力拖拉机结构及主要参数,并基于MATLAB/Simulink搭建串联式混合动力拖拉机关键部件模型,基于动态规划模型及动态规划的基础理论,提出串联式混合动力拖拉机犁耕工况全局动态规划控制策略求解方法。仿真结果表明,在功率跟随和动态规划两种控制策略下,功率跟随的燃油消耗为20.625 kg,动态规划控制策略的燃油消耗为19.330 kg,与功率跟随控制策略相比,燃油消耗大约减少6.3%,经济性明显提高,说明动态规划算法的控制更加精确,效果更好,而且发动机功率大幅变化的次数减少,发动机大致工作在高效区域。

基于MA-ECMS的串联式混合动力拖拉机能量管理策略研究

能量管理策略的研究则是提高混合动力拖拉机燃油经济性的核心技术问题。本文以后轮轮边驱动的串联式混合动力拖拉机为研究对象,对其混合动力系统构型进行了分析,动力系统主要部件的参数进行了确定,并对不同工作模式的能量流动情况进行了分析;设计了一种基于MA-ECMS的能量管理策略,经过仿真验证,混合动力系统模型具有较好的工况跟随效果;分别设置初始SOC值为0.2、0.6、0.8进行仿真验证,分析不同电池状态下的能量管理效果。结果表明,在不同初始SOC值条件下,能量管理策略均能实现串联式混合动力拖拉机工作模式的准确切换以及动力源功率的合理分配,具有较好的能量管理效果。以初始SOC值为0.6的情况为例,对比了猴群算法优化前后的能量管理策略SOC值变化和燃油消耗情况。优化前ΔSOC为0.0072,百公里燃油消耗量为6.43 L;优化后ΔSOC为0.0009,百公里燃油消耗量为6.11 L。结果表明,优化前后的能量管理策略都能实现SOC的动态平衡,而优化后的SOC动态平衡效果更佳;且经优化后,系统的油耗降低了0.32 L/100 km,节油率为5%,具有更好的燃油经济性。

融合工况预测的混合动力拖拉机自适应能量管理策略

针对传统等效燃油消耗最小策略(ECMS)下等效因子取值固定和工况适应性差的问题,提出了一种融合拖拉机工况预测的自适应等效燃油消耗最小策略(PA-ECMS)。以搭载混合动力液压机械无级变速动力总成的大马力拖拉机为研究对象,将ECMS策略应用于混合动力拖拉机的动力分配。首先,基于径向基(RBF)神经网络,建立了拖拉机工况预测模型,通过历史工况预测未来一段时间的工况信息;接着,结合电池荷电状态(SOC)反馈和预测的工况信息,对等效因子进行自适应调整;最后,在PA-ECMS策略框架下,对混合动力拖拉机的功率进行优化分配。仿真结果表明:与固定等效因子的ECMS策略和仅基于SOC反馈的自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS)相比,采用所提策略时拖拉机在犁耕工况下的油耗分别降低了6.30%和2.55%,且具有更好的电量维持性能。

基于庞特里亚金极小值原理的混合动力拖拉机节能控制

以某并联式柴电混合动力拖拉机为研究对象,分析其拓扑结构特点及工作特性,构建拖拉机旋耕、犁耕耦合动力学模型,以整机等效燃油消耗量最小为目标,电机功率和柴油机功率为控制变量、电池荷电状态为状态变量,建立基于庞特里亚金极小值原理的节能控制策略,基于Matlab仿真平台对该节能控制策略进行仿真试验。结果表明:与基于最佳经济性曲线的节能控制策略相比,所制定的基于庞特里亚金极小值原理节能控制策略能够合理控制柴油机和电机的运行状态,使柴油机、电机工作在高效率区,有效降低了拖拉机田间作业时的等效燃油消耗量。旋耕工况下,等效燃油消耗量降低10.44%;犁耕工况下,等效燃油消耗量降低11.20%。

新型混合动力拖拉机高压配电系统设计

基于农机领域的新能源技术开发,结合混合动力拖拉机、纯电动拖拉机以及电动割草机等机型的高压动力系统的设计,对新型混合动力拖拉机的高压配电系统进行设计研究,主要从整机的高压电气架构、系统安全、功能需求等方面进行探究。

混合动力拖拉机动力电池能量管理系统

基于一款拖拉机的高压动力系统,设计开发一种混合动力拖拉机动力电池系统能量管理策略。主要从整机能量需求、电池能量管理与分配、系统使用验证等方面进行了阐述,通过了最终整机测试。

混合动力拖拉机能量管理策略研究概述

混合动力拖拉机作为绿色农业的重要工具,也是推动绿色农业机械化的重要手段,国内外对此进行了大量的研究与尝试。从混合动力拖拉机发展过程入手,梳理各阶段混合动力拖拉机的技术特点。针对混合动力拖拉机的能量管理策略进行分析,按类型对其进行总结,并对未来混合动力拖拉机的发展进行了展望。拖拉机作为农村重要的农业机械化产品,随着市场保有量的不断提升,拖拉机节能化转型也迫在眉睫。在当今“双碳”背景下,相关法规对拖拉机的排放提出了更高的要求,同时也为未来拖拉机的发展指明了方向。

混合动力拖拉机传动系统设计理论与方法

根据混合动力传动系统原理和拖拉机工作特性和传动特性要求,设计了一种并联式混合动力拖拉机传动系统。在对混合动力拖拉机牵引特性理论分析的基础上,提出了混合动力拖拉机动力性和经济性评价指标及其计算公式。并对其动力传动系统各部件主要参数的设计计算进行了探讨,提出了混合动力拖拉机传动系统的设计理论和计算方法。以某混合动力拖拉机为研究对象,通过计算分析了不同挡位下,发动机分别提供60%和40%负荷时的驱动力和爬坡度,以及混合动力拖拉机犁耕作业稳定工作1 h的等效能耗随发动机和电动机转速的变化关系,并对犁耕作业时的理论计算结果进行了仿真验证。结果表明,各挡驱动力和爬坡度与发动机提供的负荷呈正比,而转速匹配范围随发动机负荷的增大而减小。犁耕作业时,理论计算结果与仿真分析结果的最大误差不超过4%,理论计算结果可靠;且在某一挡位下,等效能耗随发动机和电动机转速的增高而增高。对混合动力拖拉机与同功率燃油拖拉机进行了仿真比较分析,发现混合动力拖拉机在犁耕作业下,最高可节能24%。

串联式混合动力拖拉机驱动系统设计匹配与牵引试验

[目的]为了提高串联式混合动力电动拖拉机的动力性,设计了一种后轮轮毂电机独立的驱动系统。[方法]通过理论分析探讨了各驱动部件的参数设计与匹配方法,提出以犁耕工况下的牵引力、牵引效率及运输工况下的爬坡度、最大载质量作为该驱动系统的动力性能评价指标,并搭建试验台进行测试。[结果]分析可知:该串联式混合动力驱动系统在纯电动驱动模式下可提供的最大牵引力为8 775.1 N,牵引效率为0.82~0.86,最大爬坡度可达40.2%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为9 088.2、5 408.8、3 569.1、2 465.3 kg;在混合动力驱动模式下可提供的最大牵引力可达8 115.2 N,牵引效率为0.60~0.85,最大爬坡度可达37.3%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为8 516.0、5 027.4、3 283.1、2 236.4 kg。[结论]该驱动系统在两种驱动模式下均可满足较大耕深的犁耕作业要求,适应较大坡度的大载质量运输要求。

串联式混合动力拖拉机分动箱的设计与试验

设计的串联式混合动力分动箱由输入轴、中间轴、输出轴以及轴上齿轮和一对滑移齿轮组成。为减小分动箱体积,同时满足配套旋耕机较大耕深需求,在满足结构、强度、刚度等约束条件下,以分动箱总中心距和齿轮总体积最小为目标函数,建立了分动箱参数优化的数学模型。采用基于改进粒子群算法(PSO)的参数优化策略,优化结果表明,与基本粒子群算法相比,改进后的粒子群算法在收敛速度和收敛精度方面均有明显提高,改进后的齿轮总体积减小了2.9%,优化精度提高了1.5%。分动箱运动学仿真及试验结果表明,优化后的分动箱动力输出轴(PTO)动力性能符合要求,能够满足配套旋耕机的工作要求。

并联式混合动力拖拉机能量管理控制策略探究

在对混合动力拖拉机工况进行分析的基础上,提出了一种基于模糊逻辑的能量分配控制策略.利用Matlab/Simulink建立了整车仿真模型,对提出的控制策略在拖拉机不同的工作模式下进行了仿真.结果表明,所制定的模糊逻辑控制策略能够合理分配发动机和电机的转矩,可使发动机工作在高效区域,增强整车的动力性和燃油经济性,有一定推广价值.