基于模型预测的液压挖掘机驱动系统控制研究
2021-09-02王华,孟原
中国工程机械学报 2021年4期
王 华,孟 原
(1.新乡职业技术学院数控技术系,河南新乡453006;2.洛阳理工学院机关党委,河南洛阳471023)
近年来,随着全球性的环境恶化和能源紧缺等问题日益突显,国家对排放量的监管也越来越严格[1-2]。其中,液压挖掘机这种能耗高、排放差的工程机械在日趋严重的环境问题下值得更多地关注和研究[3-4]。同时,严格的排放法规和不断上涨的燃料成本导致了对高效移动机械的需求不断增加。此外,为了提高机械效率,混合动力驱动系统等方法需要进一步研究,并尽快广泛引入市场[5-7]。因此,对目前挖掘机的驱动控制系统进行重大改进和研究显得尤为重要。
Bender等[8]首先提出了一种带有线性时变预测模型的分散模型预测控制方法,并结合用于任务协调的状态机对挖掘机的操作员进行建模,后续也给出了该模型的扩展,包括Hammerstein结构的非线性预测模型。文献[9]利用了序列二次规划算法求解非线性优化问题,这使得仿真结果更加逼真,但同时也增加了复杂度、辨识工作量和计算时间。文献[10]为解决液压挖掘机动力系统发动机效率低下的问题,提出一种结合负载预测和发动机转速稳定比例积分控制器(Proportional-Integral Controller,PI)控制的控制策略,采用一种实用的负载扭矩计算方法来进行负载预测,有效提高了发动机的机械效率。何清华等[11]从理论上对混合动力液压挖掘机进行研究,提出了一种基于工况预测的准定工作点控制策略,并应用于仿真模型。仿真结果表明,所提出的控制策略能有效提高机械的稳定性。……
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