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混合动力装载机复合储能系统6σ稳健设计

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admin 发表于 2024-12-14 12:33 | 查看全部 阅读模式

文档名:混合动力装载机复合储能系统6σ稳健设计
摘要:复合储能式混合动力装载机可以降低车辆燃油消耗,实现能量高效回收,但由于系统组成较为复杂、装载机工作环境恶劣且存在较多不确定性因素,使得整车运行的经济性无法达到最佳状态.为此,采用6σ稳健优化设计理论,对影响复合储能系统性能的参数进行优化设计,得到可靠性较高的优化参数;在4种常见工况下通过装载机的整车后向仿真模型对6σ算法的优化结果进行验证,发现整车燃油消耗量明显下降,4种工况的平均节油率分别为11.14%、10.30%、10.40%、11.38%;利用dSPACE硬件在环的试验方式验证了仿真结果与试验结果基本一致,误差在0.5g内,证明6σ优化效果切实有效.

Abstract:Summary:Thecompositeenergystoragehybridloader,duetoitscomplexsystemcompositionandharshworkingenvironmentwithmanyuncertainties,doesnotachieveoptimaleconomicperformance.Tocopewiththecomplexandvariableconstructionenvironmentandreduceperformancedegradationcausedbysystemparameterfluctuations,itisnecessarytooptimizetherobustnessandreliabilityofthecompositeenergystoragesystem.Thecompositeenergystoragehybridloaderstudiedinthispaperhasaparallelstructure.Thevehicle'spowersourcesincludetheenginesystem,thebattery-motorsystem,andthehydraulicsystem.Theenginesystemservesastheprimarypowersource,thebattery-motorsystemmainlyprovidesauxiliarypower,andthehydraulicsysteminputsenergystoredinthehydraulicaccumulatorintothetransmissionsystemasanotherpoweroutputsystemfortheloader.Thecompositeenergystoragesystemoftheloadermainlyconsistsofthesethreeparts.Byrobustlyoptimizingthesethreesubsystems,thecompositeenergystoragesystemcanachieveoptimalperformanceduringloaderoperation.Theoptimizationmethodusedis6σrobustdesign.Theprincipleinvolvescombiningtherobustdesignofthetolerancemodelsetwiththemodernoptimizationdesigntheoryofthe6σqualitymanagementstandard.Thisapproachnotonlyoptimizesthetargetfunctionbutalsoreducestheimpactofsomeconstraintsandrelatedvariablefluctuationsontheoptimizationtarget,therebyimprovingthereliabilityofthetargetafteroptimizationandultimatelyenhancingrobustness.Thespecificprocessfirstinvolvesdeterministicanalysisforeachsystem,constructingobjectivefunctions,parametervariables,andvariableconstraints.However,theresultsofdeterministicoptimizationareoverlyidealisticanddonotconsidertheimpactofuncertainties,makingthemunrealisticforpracticalengineeringapplications.Consequently,theoptimizedparametervaluesmaynotbeabsolutelyreliable.Therefore,a6σrobustdesignisappliedtothecorrespondingsystems,constructingcorrespondingobjectivefunctions,parametervariables,andvariableconstraints.UsingIsightsoftware,amulti-objectiveoptimizationalgorithmandMonteCarlosimulationrobustoptimizationmethodareselectedtooptimizethemodels.Theoptimizeddataistheninputintotheestablishedvehiclesimulationmodelforvalidationundervariousworkingconditions.Ourresultsshowasignificantreductioninvehiclefuelconsumption,withaveragefuelsavingsratesof11.14%,10.30%,10.40%,and11.38%acrossfourworkingconditions.Finally,ahardware-in-the-loopexperimentisconductedusingdSPACEexperimentalequipment,andacomparativeanalysisofexperimentalandsimulationdataisperformed.Ourresultsdemonstratetheeffectivenessandfeasibilityofthe6σrobustdesignoptimizationfortheloadersystem.Inaddition,theapplicationof6σrobustdesignintheoptimizationprocessnotonlyimprovestheeconomicefficiencyofloaders,butalsoenhancestheiroverallperformancestabilityinvariousoperatingscenarios.Thiscomprehensiveapproachensuresthatloaderscanbetteradapttotheharshandunpredictableconditionsofconstructionsites,therebyachievingmorereliableandefficientoperations.Thesuccessfulimplementationofthisrobustoptimizationmethoddemonstratesitspotentialforwiderapplicationinsimilarengineeringfields,wheresystemreliabilityandperformanceareequallyimportantinconstructionscenarios.Throughcontinuousimprovementandverification,thismethodcansignificantlyimprovethestabilityandsafetyofcompositeenergystorageengineeringmachinerysuchascompositeenergystorageloaders.

作者:刘振博   林慕义   白宇   成恺 Author:LIUZhenbo   LINMuyi   BAIYu   CHENGKai
作者单位:北京信息科技大学机电工程学院,北京100192北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京电动车辆协同创新中心,北京100192
刊名:重庆理工大学学报 PKU
Journal:JournalofChongqingInstituteofTechnology
年,卷(期):2024, 38(9)
分类号:TH137
关键词:6σ理论  稳健设计  动态工况  复合储能  
Keywords:sixsigmatheory  robustdesign  dynamicconditions  compositeenergystorage  
机标分类号:TH122U461.8TP393
在线出版日期:2024年7月11日
基金项目:国家自然科学基金混合动力装载机复合储能系统6σ稳健设计[
期刊论文]  重庆理工大学学报--2024, 38(9)刘振博  林慕义  白宇  成恺复合储能式混合动力装载机可以降低车辆燃油消耗,实现能量高效回收,但由于系统组成较为复杂、装载机工作环境恶劣且存在较多不确定性因素,使得整车运行的经济性无法达到最佳状态.为此,采用6σ稳健优化设计理论,对影响复合...参考文献和引证文献
参考文献
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2024-12-14 12:33 上传
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