发动机-变量泵-变量马达驱动系统分层控制.pdf

2015年 8月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 August 2015 第41卷 第8期 JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics Vo1．41 No．8 http：／／bhxb．buaa．edu．on jbuaa@buaa．edu．cn DOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0554 发动机 ·变量泵．变量马达驱动系统分层控制 赵立军 ，魏玉莹 ，刘清河 ，殷承顺。 (1．哈尔滨工业大学 (威海)汽车工程学院，威海 264209； 2．吉林大学 机械科学与工程学院，长春 130025 3．上海派芬 自动控制技术有限公司 ，上海 201206) 摘 要 ：为充分发挥工程车辆用发动机及液压系统的工作性能，并同时提高其在动 态条件下的功率传递效率，对发动机一变量泵一变量马达 (三变量)组成 的串联型液压驱动系统 控制策略进行研究．对驱动系统各个部分进行参数匹配，确定各环节的额定计算工况；提 出 自 适应分层控制策略，以系统效率最大化为 目标，主动调节发动机、变量泵 以及变量马达 的工 作点，主动适应负载功率需求．在 MATLAB／Simulink软件 中对系统进行后 向建模 ，仿真结果 表 明，所提 出的控制策略能够有 效地保证 系统高效率的功率传递 ，通过优化发动机工作 点 降低油耗 ． 关 键 词 ：液压驱动系统；三变量；自适应控制；分层控制 ；发动机 中图分类号 ：TP137．9 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001—5965(2015)08—1416-06 液压驱动系统布置灵活、功率密度大 、能够实 算法实现系统输 出跟踪期望信号 ，文献 [7]中针 现大范围的无极调速 ，且 由于其刚度大 ，应用于特 对参数不确定性 的多输入多输 出参数反馈系统提 种车辆(如装载机等特种车辆)传动系统可获得 出鲁棒 自适应渐进跟踪控制算法．针对三变量控 更高的行驶稳定性及安全性 ，相关技术于近20年 制系统，文献 [8]中采用模糊 PID 自适应控制策 来得到了飞速发展 ¨。．但 目前对于工程机械液 略 ，通过对马达采用三段式压力排量控制方法对 压传动控制的研究，仍多停 留于只对液压泵排量 系统进行分段讨论 ；文献 [9]中通过对发动机、 进行控制、不对 马达排量进行控制 (或进 行两级 泵、马达以及负载之间的合理匹配来对 系统进行 控制)，且作业过程 中发动机功率输 出直接 由驾 三变量闭环控制 ，但在重载时系统效率明显降低， 驶者控制或恒功率工作，经常出现动力输 出过剩 效果不理想． 或者不足的情况 ，发动机、变量泵和变量马达 自身 为此 ，本文针对 由发动机一变量泵一变量马达 的性能不 能得到充分发挥 ．对于复杂 多变行 组成的驱动系统，提出了三变量 自适应分层控制 驶工况 ，功率传递效率低 的问题就更加明显． 方法 ，旨在提高系统的功率传递效率以降低能耗 ， 将发动机及变量马达也加入到控制环节当中 并提高系统在动态条件下的适应能力． 构成发动机一变量泵一变量 马达 (三变量)驱动系 1 驱动系统结构及参数配置 统 ，可从理论上解决上述 问题．该系统是一个三输 人单输出的非线性系统 ，相关研究很少．针对多输 1．1 驱动 系统结构 入多输出系统 ，文献 [5．6]中提出模糊 自适应控制 该系统 由发动机、变量泵 、液压蓄能器和变量 收稿 日期 ：2014-09-10；录用 日期 ：2014—12—18；网络出版 时间：2015-01—14