全液压甘蔗收割机功率匹配节能控制系统的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目全液压甘蔗收割机功率匹配节能控制系统的研究作者姓名高雪涛学位类别工程硕士指导教师刘涛副教授2015年5月中图分类号：TH137.9学校代码：10216UDC：621密级：公开工程硕士学位论文（工程设计型）全液压甘蔗收割机功率匹配节能控制系统的研究硕士研究生：高雪涛导师：刘涛副教授、高英杰教授副导师：高晔高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：机械工程所属学院：机械工程学院答辩日期：2015年5月23日授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalEngineeringSTUDYONPOWERMATCH

2、INGCONTROLOFHYDRAULICSUGARCANEHARVESTERbyGaoXuetaoSupervisor:ProfessorLiuTaoYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《全液压甘蔗收割机功率匹配节能控制系统的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位

3、论文使用授权书《全液压甘蔗收割机功率匹配节能控制系统的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-V-摘要甘蔗是我国南方的一种主要经济作物，是生

4、产食糖和生物乙醇的重要原料。全球甘蔗种植面积大约3亿亩，我国位居世界第三。由于甘蔗收割机存在着宿根破头率高、含杂率高、油耗高、可靠性差等问题，使得甘蔗收割作业机械化难以推广，目前仍以人工收割作业为主。因此，研究高效、可靠、节能的甘蔗收割机将大幅度提高生产效率。甘蔗收割机作为一种大功率的农用机械，作业工序复杂，执行元件庞杂。甘蔗收割机在实际作业过程中，负载频繁变化，导致整个液压系统的压力、流量不断变化，溢流节流损失严重。本文分析了甘蔗收割机能量损失的主要原因：液压泵所提供的压力、流量与负载所需不匹配，且往往大于负载的实际需求，于是这部分多余的液压能就以节流、溢流的形式被损耗掉；液压泵吸

5、收功率与发动机输出功率不匹配，导致发动机经常工作在高能耗工作点。为减少能量的无功损耗，认为必须合理匹配收割机动力系统的功率。本文结合整杆式甘蔗收割机的收割工艺及典型工况，通过比较独立控制、集中控制、分类组合控制三种电液控制系统的优缺点，设计出适合整杆式甘蔗收割机的电液控制系统。依据液压系统及发动机特性提出了一种基于发动机转速感应控制的恒功率-变功率协调控制的全局功率匹配方法：通过监测各子系统的输出功率，计算发动机所需输出的功率；依据发动机BSFC曲线，找到发动机满足所需功率时的最佳工作区域；根据发动机转速差调节油门开口度、液压泵排量、各执行机构的转速，使发动机输出功率与系统有效功率之

6、间相互匹配。分析发动机—液压系统结构，建立了基于仿真软件AMESim的仿真模型。通过负载阶跃响应分析了系统的动态特性；模拟甘蔗收割机作业工况，验证控制策略的有效性及可靠性。以4ZL-160整杆式甘蔗收割机为实验对象，做了相关实验测试，实验结果与仿真分析相一致。关键词：甘蔗收割机；节能控制；负载敏感；功率匹配；恒功率-变功率控制；转速感应控制AbstractSugarcaneisakindofmaineconomiccropsinsouthernChinaandprincipalrawmaterialforsugarandethanolproduction.Sugarcaneplant

7、ingareaisabout300millionacresintheworldandChinaranksthethird.Atpresent,becauseofthehighbrokenrate,impuritycontent,fuelconsumption,andlowreliability,thesugarcaneharvesterisdifficulttobepopularizedandmostharvestreliesonpeople'smanua