【摘 要】
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工程车辆传动系统中液力机械传动占主导地位,但其整体工作效率较低。静液压传动具有效率高、无级变速、驱动力矩大等优点,但由于核心元件造价高昂、对油液清洁度的高要求制约了其应用。与传统液压技术相比,数字液压技术在抗干扰性、节能性、容错性和通用性等方面具有一定优势。本文将并联数字液压技术应用于静液压传动中,提出了一种基于并联式数字泵/马达的数字式静液压传动系统,分析了该系统的动力特性,基于该系统制定了加速
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工程车辆传动系统中液力机械传动占主导地位,但其整体工作效率较低。静液压传动具有效率高、无级变速、驱动力矩大等优点,但由于核心元件造价高昂、对油液清洁度的高要求制约了其应用。与传统液压技术相比,数字液压技术在抗干扰性、节能性、容错性和通用性等方面具有一定优势。本文将并联数字液压技术应用于静液压传动中,提出了一种基于并联式数字泵/马达的数字式静液压传动系统,分析了该系统的动力特性,基于该系统制定了加速策略与外负载自适应控制策略,在AMESim-Simulink环境中进行了系统特性与控制策略的仿真,通过试验验证了仿真和控制策略的正确性。本文主要研究内容和结论如下:（1）设计了由四位单模式并联数字泵/马达组成的数字式静液压传动系统,并建立了数字式静液压传动系统的数学模型。（2）对数字式静液压传动系统的转速比、转矩比、效率特性等传动特性与挡位进行分析。提出了兼顾节能与加速性能的加速模式控制策略;提出了基于数字泵/马达分段控制的外负载自适应控制策略与基于代价函数与双变量控制的外负载自适应控制策略。（3）基于AMESim-Simulink的联合仿真平台中,建立数字式静液压传动系统的物理仿真模型以及控制系统模型。对数字式静液压传动系统的常规/拓展挡位进行仿真分析,验证了各挡位的变速变矩能力,并证明了拓展挡位能使系统的变矩变速更加连续。分析了系统升挡不良切换时马达转速负向冲击产生机理,并提出基于变参数的粒子群优化算法辨识最优延时时间的切换时序控制策略,并通过仿真验证其减缓升挡马达转速负向冲击的效果。对加速模式控制策略进行仿真验证,证明了其兼顾系统加速能力与节能的效果。对以上两种外负载自适应控制策略进行仿真验证,证明了这两种算法对于变载工况下均能通过调节数字泵/马达排量以适应外负载。基于代价函数与双变量控制的外负载自适应控制策略具有更好的匹配效果,能更好地拟合控制目标,马达转速变化更加连续。（4）开发数字式静液压传动系统模拟加载试验台,将制定的控制策略与控制算法写入控制器,通过Lab VIEW编写数据采集程序,使用测功机系统对其进行加载试验。通过试验验证了系统常规挡位与拓展挡位的变矩变速能力;验证了切换时序控制策略减缓升挡不良切换影响的效果;验证了基于数字泵/马达分段控制的外负载自适应控制策略的效果;验证了双模式数字泵应用于静液压传动系统的可行性。
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