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  • 中山吊车出租, 惠州吊车出租, 清远吊车出租   增程式吊车整车被控对象建模方法?
    新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2022-09-234    文字:【】【】【


        中山吊车出租, 惠州吊车出租, 清远吊车出租   增程式吊车整车被控对象建模方法? 1,发动机及其控制器模型 发动机通过喷油-点火-燃烧-做功将化学能转换为机械能,是一个复杂的非线性系统。目前常用的发动机建模方式可以分为理论建模和试验建模两种,理论建模按照发动机内部实际反应情况建立对应的物理化学模型,可以较好地模拟发动机动态特性,但是建模过程复杂,验证较难,模型计算速度慢。试验建模忽略发动机内部热力变化过程,通过试验获取发动机相关特性数据,以数据拟合或查表的方式建立发动机稳态模型,模型简单高效,适用于发动机内部动态响应特性对研究影响不大的情况。发动机控制器通过进气、喷油、点火指令控制发动机响应目标扭矩指令,对于能量管理策略研究过程来说,主要关注的是发动机扭矩响应情况,而发动机内部的复杂过程对于能量管理策略的制定影响不大。因此,本文采用试验建模的方式,以发动机的平均输出扭矩和稳态燃油消耗数据为基础建立发动机及其控制器的整体模型。 由于发动机系统扭矩响应存在延迟,在平均输出扭矩上增加扭矩动态响应环节来描述发动机的动态变化过程,发动机的输出扭矩。 eng_tgtT为发动机控制器接收到的目标扭矩;engn为发动机的当前转速;为发动机扭矩输出的延时常数。发动机的输出转速由发动机端的扭矩和负载扭矩共同决定,输出轴上的角加速度和转速。engeng12ndt中,engJ为发动机曲轴转动惯量;engT为发动机输出扭矩;eT为负载扭矩。发动机的燃油消耗率与转速和扭矩相关,经过台架试验得到发动机燃油消耗率MAP。 
     

          2.ISG电机/驱动电机及其控制器模型 增程器中所采用的ISG电机和整车的驱动电机均属于兼备发电和电动功能的永磁同步电机,其建模原理相同,本文以增程器中的ISG电机为例进行详细介绍。考虑电机效率MAP、外特性限制和扭矩响应情况,采用试验建模方法建立ISG电机及其控制器整体模型。 ISG电机控制器包括转速控制和扭矩控制两种模式,在扭矩控制模式下,电机控制器通过定子电流分量控制电机输出电磁扭矩,扭矩响应速度快,其扭矩响应的动态过程可忽略不计。在电机转速控制模式下,电机控制器会先根据目标转速指令和反馈转速利用PI计算出电机目标扭矩,再按照扭矩控制方式进行响应,电机目标扭矩的计算方式可以表示。 isgtgtn为ISG电机控制器接收到的目标转速;isgn为ISG电机的输出转速;pK为比例项系数,𝐾i为积分项系数。 ISG电机的外特性限制条件与充放电状态有关,可以看作仅与转速有关的函数,经试验测得电动模式和发电模式下,电机不同转速对应的最大扭矩以及输出机械功率。 经过电机外特性曲线限制,ISG电机的扭矩输出𝑇isg可以表示为:式中,isgtgtT为ISG电机的目标扭矩;maxmotT n为ISG电机在电动模式下不同转速对应的最大扭矩;maxgenT n为ISG电机在发电模式下不同转速对应的最大扭矩。 根据输出扭矩和当前转速,可以计算出ISG电机的输出功率。式中,mot为ISG电机电动模式的效率;gen为ISG电机发电模式的效率,不考虑温度对于电机的影响,电机的效率可以看作仅与转速和扭矩有关,经过台架试验测得电机的效率MAP,扭矩为正表明电机处于电动模式,扭矩为负表明电机处于发电模式。 ISG电机的电压与动力电池的输出电压一致,ISG电机的输出电流可以表示为式:isgisgbatPIU中,batU为电池的输出电压。 驱动电机的建模原理和ISG电机一致,其外特性曲线与效率MAP。 


     
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        3,动力电池及其管理系统模型 动力电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程,内部的原理较为复杂,电池模型可以分为电化学模型和等效电路模型两类。电化学模型主要通过电池充放电反应方程式建立,模型精度高,建立电池的电化学模型需要大量的物理化学参数且参数辨识难度大,模型构建复杂。而等效电路模型是基于电池内部是由电容、电阻、电压源组成的假设,总体简单易实现。本文采用较为简单的等效电路R-int模型进行建模。 根据能量守恒式所述,由于高压母线上电压相同,电池的输出电流可以由ISG电机电流和驱动电机电流相加得到。 batisg motI =I +I根据基尔霍夫定律,电池的端电压和电流的关系可以表示为: LOC bat0U =U−IR中,LU为电池端电压,V; OCU为开路电压,V; batI为电池电流; 0R为电池内阻。忽略温度对于电池的影响,通过电池实验测得单体开路电压和内阻随SOC变化情况。单体开路电压和内阻随SOC变化曲线 本文的研究的动力电池由96个电芯单体串联而成,忽略单体电芯之间的差异,认为每个电芯的端电压、SOC相同,动力电池的总输出电压可以表示为: batsLiU =NU,sN为串联数;LiU为单体电芯的端电压。 采用安时积分法对电池SOC进行估计。 bat0batISOCtSOCdtQ,SOC(t)为当前采样时刻的电池SOC;0SOC为电池初始SOC值;batQ为电池的额定容量;batI为电池的输出电流。 



         4,行驶动力学模型 增程式吊车的动力由驱动电机直接传递到主减速器,然后再传递到车轮上,相较于并联式混合动力吊车,不存在变速箱结构,传动系统更简单,传动效率也更高。由于主减速器的传动比固定,主减速器输出轴的角速度可以根据驱动电机的角速度除传动比计算得到。 mwfi中,fi为主减速器传动比;m为驱动电机角速度。 主减速器的输出轴,也就是半轴的扭矩则可以表示为: wmffT式中,mT为驱动电机扭矩;f为主减速器传动效率。 根据车辆动力学原理,车辆行驶时受到的总阻力等于空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和加速阻力的和。 进一步展开可得:facossin21.15DTCAudumgfmgmrdt中:fT为车轮受到的阻力矩;r为轮胎半径;DC为空气阻力系数;A为迎风面积;au为车速;m为整车整备质量;f为滚动阻力系数;为道路坡度角,为车辆旋转质量转换系数;重力加速度。可以对车速进行估算:v为车速;wT为半轴的扭矩;fT为车轮受到的阻力矩。



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    点击次数:581  更新时间:2022-09-23  【打印此页】  【关闭
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