挖掘机液压混合动力系统跟踪控制研究

由于挖掘机混合动力系统参数的不确定性和系统的非线性给挖掘机的跟踪控制带来了巨大的困难。对此,构建了挖掘机液压混合动力系统模型,并采用改进的自适应鲁棒控制(ARC)实现挖掘机液压混合动力系统的跟踪控制。根据挖掘机液压混合动力系统,对液压系统、挖掘机动力学和发动机进行数学建模。利用线性稳定反馈控制规律,采用改进的自适应鲁棒控制,使挖掘机液压混合动力系统具有足够大的反馈增益。最后对斗杆、动臂和铲斗的倾角进行跟踪仿真实验,给出了系统模型位置和速度的跟踪误差,并与PI控制进行比较分析。结果表明:相比于PI控制,ARC控制下的斗杆、动臂和铲斗倾角的最大振幅波动率和倾角的波动范围都有所降低,且回转位置和速度的跟踪误差超调较小。说明采用ARC控制的挖掘机混合动力系统控制方法,能够更好的补偿系统模型的非线性,具有较好的控制稳定性以及跟踪精度。

基于近端策略优化算法的燃料电池混合动力系统综合价值损耗最小能量管理方法

为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的综合价值损耗最小为优化目标设置奖励函数,采用一种收敛速度较快的深度强化学习算法—近端策略优化算法求解,实现负载功率在燃料电池和锂电池间的合理有效分配,最后,采用市域动车组实际运行工况进行实验验证。实验结果表明,在训练工况下,所提方法相较基于等效氢耗最小能量管理方法和基于Q-learning能量管理方法,综合价值损耗分别降低19.71%和5.87%;在未知工况下,综合价值损耗分别降低18.05%和13.52%。结果表明,所提方法能够有效降低综合价值损耗,并具有较好的工况适应性。

燃料电池船舶混合动力系统能量管理研究综述

在“双碳”目标下,发展燃料电池船舶是实现航运业转型升级和低碳化的重要发展方向之一。面对当前燃料电池上船的诸多问题,混合动力系统成为燃料电池船舶应用的有效解决方案,其能量管理的研究也成为核心研究方向之一。系统梳理燃料电池船舶的发展概况,针对燃料电池船舶多类型能源能量管理中涉及的能量调度问题以及变换器功率分配问题进行综述;分析各类方法的优缺点及其在实船上应用的可能性;探讨燃料电池船舶推广可行性和发展方向,以期能为技术创新和工程应用提供参考。

电液混合动力系统关键技术及能量管理研究综述

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命.本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述,分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景.根据已有研究成果,装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗,在能量高效利用方面具有显著优势.对于电液混合动力系统而言,液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关,研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术,从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

船舶多堆燃料电池混合动力系统能量管理策略优化

为研究多堆燃料电池系统(MFCS)、锂电池为动力源的船舶混合动力系统的能量管理策略(EMS),本文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多级功率分配策略。首先,利用一级EMS分析MFCS和锂电池需求功率,其次,构建以MFCS总效率为优化目标的二级MFCS协同控制策略,优化燃料电池之间的功率分配。最后,基于燃料电池混合动力船舶典型工况,分析船舶混合动力系统的功率分布、等效氢耗量及燃料电池系统效率、加减载速率。研究结果表明,与等效氢消耗最小化策略(ECMS)相比,该策略下的燃料电池1和燃料电池2的氢耗量分别降低了15%和23%,MFCS总效率提高了1.15%,且燃料电池的功率变化波动更小。该研究有助于提高混合动力系统中燃料电池的经济性和耐久性。

功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮合时变刚度、齿隙及驱动电机转矩脉动的功率分流混合动力专用变速器(DHT)瞬态扭振模型;其次,研究了DHT模式切换过程转矩过零变化机理,提出了考虑转矩过零次数和模式切换时间的连续瞬态冲击性能时域评价指标,并采用短时傅里叶变换方法建立了基于冲击度时频特性的频域评价指标;最后,以纯电动向功率分流混动模式切换过程为例,采用变异系数法对不同加速踏板开度和齿隙影响下的连续瞬态冲击性能进行了客观分析评价。结果表明,功率分流DHT动力输出端转矩频繁过零和齿隙间的耦合作用是引发模式切换过程连续瞬态冲击的主要原因,减小齿隙可降低最大振幅频率100~200 Hz范围内的连续瞬态冲击;同时,根据综合评价得分对比,得到了模式切换过程连续瞬态冲击性能优化参数,本研究可为功率分流混合动力系统模式切换平顺性协调控制策略优化提供支撑。

基于能量管理的长江船舶柴电混合动力系统设计与优化

本文以一艘长江散货船为研究对象,从柴电混合动力系统的优化与设计出发,基于模糊识别与优化控制理论,通过制定运行模式判别方法与动力分配优化控制策略构建柴电混合动力船舶的能量管理系统.结合长江复杂工况下的航段划分,以提高船舶经济性与绿色性为目标,开展基于能量管理的柴电混合动力系统设计方案评估与分段航速优化.在船舶往返航程内燃油消耗量与碳排放量最小的情况下,获得了柴电系统的最优选型设计方案以及各航段的最佳经济航速,实现了柴电动力能源经济高效的综合利用.

基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明:混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明:混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示:混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明:混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。

求解逆混合变分不等式问题的动力系统方法

本文主要研究求解逆混合变分不等式问题的动力系统方法。首先,在强单调和Lipschitz连续性的假设下,通过借助广义f-投影算子的性质,得到逆混合变分不等式问题有唯一解的充分条件。进一步考虑一个动力系统方法来求解逆混合变分不等式问题,而且该动力系统具有唯一均衡点。最后,证明在强单调和Lipschitz连续性的条件下该动力系统的唯一均衡点是全局指数稳定的。

船舶氢电混合动力系统建模与全生命周期碳排放评价

[目的]为全面评价氢电混合动力船舶的碳减排能力,提出全生命周期碳排放评价方法。[方法]首先,基于Matlab/Simulink平台建立动力系统能量流模型;然后,计算实船营运工况下的耗氢量和耗电量,进而得出全生命周期碳排放量;最后,针对不同电能来源和氢气来源,对碳排放进行敏感性分析。[结果]某内河渡轮的计算结果表明,相较于传统柴油动力系统,氢电混合动力系统在一个营运周期内可以减少30.24%的碳排放。敏感性分析结果表明,氢电混合动力系统的全生命周期碳排放并非必然优于传统柴油动力系统,故建议采用可再生能源进行制氢和发电,以大幅降低碳排放量(最多可减少94.2%)。[结论]研究成果可为绿色船舶的动力系统设计提供参考。

基于混合动力系统的量产车评估(PVE)测试方法与应用研究

量产车评估(PVE)测试是国六标准中OBD生产一致性自查新增的主要内容之一,其中,PVE-J2测试项目是行业需面对的技术难题。根据现有传统燃油车的测试经验,对PVE测试进行了梳理。以混合动力车型为例,对混合动力系统PVE-J2测试中相关的高压部件进行了研究,分析了各部件典型故障的监控原理和诊断机制,并通过对各部件CAN和LIN网络下典型故障的研究,制定了多类型通信网络架构下混合动力系统故障模拟方法。此研究方法对PVE测试的推进具有参考意义。

考虑坡度工况的混合动力系统多目标优化策略研究

为了优化上坡工况下的车辆性能,提出了一种考虑坡度工况的混合动力系统多目标优化策略。利用电机对转矩快速准确的响应特性,引入电机转矩优化系数作为控制变量,采用NSGA-Ⅱ算法实现平顺性与经济性的权衡优化。在Matlab/simulink平台上搭建整车模型,并在坡度工况下进行仿真试验,发现在坡度为5%的工况下,优化前的最大冲击度为19.6 m·s^(-3),优化后的最大冲击度为10.6 m·s^(-3),降低了45.91%;优化前的等效燃油消耗为0.5688 L,优化后的等效燃油消耗为0.6087 L,增加了7.01%。上述结果表明优化后的混合动力系统尽管经济性略有降低,但平顺性得到了大幅提高,验证了考虑坡度工况的混合动力系统多目标优化策略的有效性。

基于最优功耗的燃料电池/超级电容混合动力系统能量管理方法研究

[目的]随着科技发展与我国“双碳”进程的稳步推进,氢能在城市交通中的应用也日益增加;为降低数轨电车用燃料电池/超级电容混合动力系统整体能耗,提出了一种基于最优功耗的能量管理方法。[方法]以数轨电车在不同运行状态下的功耗分布为基础,通过拟合近似的方式,并结合燃料电池系统与超级电容系统的功耗模型,联合构建了混合动力系统的瞬时功耗函数;通过对功耗函数的寻优与求解,得到燃料电池系统的最佳输出功率;基于半实物仿真平台及数轨电车的实际运行数据,验证了所提方法的在线控制能力。[结果及结论]燃料电池系统在所提方法的控制下,在复杂工况下保持了较为稳定的输出功率,且平均电氢转化效率达54.84%,这能够有效降低数轨电车的运维成本。

基于改进型等效氢耗的车用燃料电池混合动力系统能量管理方法研究

[目的]等效氢耗作为一种针对燃料经济性优化的方法,其在储能系统荷电状态跟随方面表现欠佳,故需对其进行改进以实现区间荷电状态的动态平衡。[方法]在传统等效氢耗算法基础上,对系统的氢耗函数进行了优化;通过加入电压平衡系数,以确保超级电容在车辆运行过程中不会出现过充或过放的情况,进而通过极小值求解,实现了对系统功率的实时分配。[结果及结论]基于数轨电车的运行数据,对所提出的方法在半实物仿真平台上进行了验证。实验结果表明,所提出的改进型等效氢耗算法能够实现复杂工况下的混合动力系统能量分配,所加入的电压平衡系数能够保证车辆区间末端超级电容的电压在合理的区间内。

垂直起降固定翼无人机混合动力系统参数匹配

燃料电池无人机因其效率高、排放无污染、能量密度高等优点,成为绿色航空研究的热点。燃料电池混合动力系统参数匹配对无人机经济、环保和效率有重要影响。某垂直起降固定翼无人机采用燃料电池+锂离子电池混合动力系统,根据技术指标,对该无人机动力系统各部件进行选型。首先设计燃料电池混合动力系统拓扑结构,对混合动力系统中燃料电池、锂电池、无刷直流电机、螺旋桨、单向DC/DC变换器进行参数匹配;然后根据任务剖面创建负载功率,最后运用有限状态机能量管理控制策略,对混合动力系统进行MATLAB/Simulink仿真分析。结果表明:所设计的燃料电池混合动力系统能很好地满足飞行负载需求和飞行过程中的工况变化,实现了零排放飞行。

基于Pareto原理的混合动力系统多目标权衡优化控制

为权衡优化经济性和平顺性这两个性能指标,提出一种基于Pareto原理的混合动力系统多目标权衡优化控制策略.该策略首先引入驱动电机的转矩系数,并以此为控制变量.其次以SOC为状态量,以整车的等效燃油消耗和冲击度为目标函数,采用基于Pareto原理的混合动力系统多目标权衡优化策略对控制变量进行优化.在Matlab/Simulink平台上搭建整车模型,并在NEDC+HWFET综合工况下进行仿真验证,结果显示,权衡优化后的等效燃油消耗为1.438 L,而只进行平顺性单目标优化的等效燃油消耗为1.562 L,等效燃油消耗降低了7.9%.无权衡优化的最大冲击度为19.65 m·s-3,权衡优化后的最大冲击度为11.03 m·s-3,降低了43.86%.仿真结果表明,权衡优化后的经济性和平顺性均有所提升.因此验证了基于Pareto原理的混合动力系统多目标权衡优化策略的有效性.

混合动力汽车动力系统功能分析及仿真研究

在混合动力设计开发前期,利用仿真软件对混合动力系统进行性能仿真和深入研究。通过阐述混合动力汽车动力系统的构型方案,分析了混合动力汽车的动力系统功能、驾驶操作模式以及控制策略。基于AVL CRUISE仿真软件,搭建了某款混合动力汽车的整车及动力系统仿真模型,并进行了整车动力性和经济性的仿真验证。仿真结果表明,混合动力车型性能和功能满足设计要求,为混合动力系统样车试验研究奠定基础。

串联式混合动力系统的能量优化方法

混合动力系统能量管理决定着整车的性能,采用合适的能量管理显得尤为重要。串联式混合动力系统中是一种优势较大的动力系统,工作环境处于发动机最优区域。从能源利用角度来优化多能源系统中的发动机运行,但发动机动态附加损失影响燃料经济性和排放。因此,本文在蓄电池等效燃油消耗的基础上,采用优化能量管理的方式来提高节能型,将能量管理描述为一个时间段的优化控制问题,使用遗传算法解决这个问题,用于实时控制。

燃料电池混合动力系统功率匹配设计方法

针对燃料电池混合动力系统在轨道交通的发展状况,文章以机车燃料电池混合动力系统为例,阐述其典型扑拓结构和工作原理,对影响燃料电池混合动力系统功率匹配的特征参数进行分析,并结合相关应用案例介绍了燃料电池混合动力系统功率匹配参数的具体计算方法。

新款宝马7系(G70)PHEV混合动力系统剖析

新款宝马7系(G70)PHEV高压电系统为电驱动提供动力,所使用的高压组件为宝马第5.0代混合动力。此外,高压蓄电池还为电气加热装置EH或电动制冷剂压缩机EKK等其他用电器提供直流电压。与之前的混合动力车型一样,也可以在纯电动驾驶期间制热或者制冷,可以通过电网的充电接口对高压蓄电池单元进行充电,充电支持三相交流充电,每相最大10.8A(220V×10.8A×3=7.1k W),统一仍然支持单相充电,每相最大32A(220V×32A×1=7.04k W)。图1为该车混合动力系统的整体构造。