关键词：混合式液压-机械无级传动;;分时驱动;;分段制动;;控制策略;;能量回收再利用
摘 要：混合式液压-机械无级传动(Compound Coupled Hydro-mechanical Transmission,CCHMT)亦称为混合式液压-机械功率分流传动,是液压-机械复合传动的一种。此结构将机械传动和液压传动经两组行星轮系组合到一起,且两组行星轮系同时工作,具有传动效率高、调速范围广、结构多样等优点,便于应用于不同的专用作业车辆上,具有广泛的应用前景。由于混合式液压-机械无级传动结构复杂,控制策略发展相对滞后。并且混合式液压-机械无级传动能量回收再利用潜力巨大,因此控制策略的研究已经成为亟需解决的关键之一。同时,混合式液压-机械无级传动作为液压-机械复合传动中较为复杂的一种,对其控制策略的研究成果也可以应用于单排式结构,这就使混合式液压-机械无级传动的控制策略研究具有较高的学术意义和应用价值。本文首先对液压-机械复合传动做了基本介绍,总结了近些年的研究成果和发展方向,然后对复合传动的控制策略进行了分析和归纳,提出了当前控制策略存在的主要问题,并确定了本文的研究内容和研究对象。其次介绍了本文采用的混合式液压-机械无级传动车辆的传动结构和工作模式,阐述了混合式液压-机械无级传动车辆的基本原理,并确定了其制动能量回收再利用系统的液压回路和液压元件,给出了能量回收再利用效率计算公式。然后,对混合式液压-机械无级传动车辆的驱动策略和制动策略进行了研究,对比了三种车辆驱动策略,最终确定分时驱动策略,并加入了PID模块确保速度控制的快速性、稳定性和准确性。分析了车辆能量回收制动力和机械摩擦制动力的关系,以ECE法则线为限制要求,最终确定了分段制动策略,并加入了力矩实时反馈模块,保证制动力矩的精准控制。最后,根据分时驱动策略和分段制动策略确定了整车控制策略,并在LMS AMESim软件中建立了完整的混合式液压-机械无级传动车辆模型。研究了在作业循环工况下控制策略对车辆行驶的控制效果和能量回收再利用效率。根据仿真结果,找到了影响能量回收再利用效率的因素,对控制策略进行改进。对改进后的模型进行仿真,结果表明,改进后的控制策略提高了能量回收和利用效率,对车辆行驶控制效果较好,证明了所设计的控制策略可以实现对混合式液压—机械无级传动车辆的合理控制,并有较理想的能量回收再利用效率。
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