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混合动力起重机协调控制算法的研究与仿真
| 论文题名： | 混合动力起重机协调控制算法的研究与仿真 |
| 关键词： | 混合动力;起重机;节能环保;协调控制;超级电容 |
| 摘要： | 面对日趋严重的资源短缺与环境恶化问题，寻求社会、经济与资源、环境相互促进与协调发展的可持续发展模式正在成为世界性潮流。传统起重机由于其用量大、耗油高、排放差、负载重力势能浪费等原因，已成为节能环保领域普遍关注的重要对象之一。因此，高效、节能、环保型的起重机一直是国内外起重机生产企业追求的主要目标。 起重机节能研究主要包括如下三个方面：改善发电机组性能、采用油改电技术以及采用混合动力技术。改善发电机组性能，是通过优化发电机组控制算法，提高发电机组效率来达到降低油耗、节省成本的目的，但该技术节能空间有限；采用油改电技术，利用性价比高于燃油的电能达到节能的目的。但存在投入成本高，供电线缆铺设使现场环境复杂化，起重机转场不灵活，负载势能未利用或回收不合理等问题；采用混合动力技术，降低发动机装机容量，利用超级电容器回收负载势能并与发动机联合驱动，能源充分利用的方式实现节能减排的目的。鉴于前两者的优缺点，采用混合动力技术，改进发电机组性能，降低发动机装机容量。超级电容瞬时高功率的特性，可以避免要求发动机频繁起动和蓄电池提供瞬间大功率的特殊要求，同时超级电容器还可以迅速吸收和释放再电能量，从而节约能源，减少排放污染。利用超级电容充分回收负载势能，提高系统能量利用率，制定系统最优控制策略是本系统的主要思路与目标。 本文对整个混合动力起重机系统进行分析，拟定混合动力起重机能量控制策略。并基于MATLAB系统的Simulink建立了整机的仿真模型。分析研究混合动力起重机的能量流，重点对系统的柴油发电机组和三大机构与超级电容协调工作以及维持直流母线电压恒定的协调控制进行了分析。 本文主要工作概括内容如下： 首先，论述了起重机研究的背景与重要意义，混合动力起重机系统的主要组成。详尽论述了包括柴油发电机组，超级电容和双向DC/DC变换器的工作原理。 其次，在分析了混合动力起重机动力学理论基础上，对该机进行能量流分析，并建立可在Simulink仿真的各部件数学模型和整机数学模型。重点论述混合动力起重机协调控制，设计了起升、旋转和变幅机构的调速控制器以及母线电压稳定协调控制器的设计。 最后，利用MATLAB软件对该系统进行Simulink仿真研究。通过不断的系统控制器结构与参数的修改，最终达到一个比较理想的控制结构。对仿真结果的分析证实了本课题协调控制的可行性。 |
| 作者： | 杨佳 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李志俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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