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基于液压恒压网络的飞机牵引车关键技术研究

赵立军  
【摘要】:飞机牵引车作为重要的机场地面支持保障车辆,无论在民用领域,还是军用领域都起着不可替代的作用。随着航空运输业的不断发展,对飞机牵引车性能的要求也越来越高。液压传动具有功率密度大、无级变速范围宽、动力制动特性好、过载保护性能优越、动力输出换向方便等优势,成为飞机牵引车的主流传动方式。 “节能与性能并重”已经成为未来车辆技术的重要发展方向。将基于二次调节技术的液压混合动力车辆(HHV)技术用于飞机牵引车是合理和可行的方案,可实现能量的回收利用,并可通过调整发动机的工作点来降低油耗,减少有害气体排放。基于“液压混合动力”理念,采用在液压恒压网络条件下的“轮边驱动/制动”技术,进行各轮独立驱动/制动控制,具有优异精确的控制性能和灵敏的操控响应,这非常符合飞机牵引车需要速度稳定无冲击、控制精确、操纵方便,对动力系统的性能及控制精度要求高等特点。本文以基于恒压网络的液压驱动飞机牵引车为研究对象,按照车辆工程学思想,从驱动和制动控制技术、总成及部件关键技术方面进行深入的应用基础研究。 在查阅大量国内外有关文献的基础上,综述了对飞机牵引车的牵引方式、联机装置、传动系统等主要技术的发展情况,概述了国内外液压混合动力技术的配置方式和技术研究现状;综合分析了液压恒压网络技术和轮边驱动技术的特点和发展。在此基础上,提出本文采用的飞机牵引车动力系统的技术方案。 阐述了基于恒压网络的轮边驱动式液压驱动系统的工作原理;通过对飞机牵引车的工况特点、实际工程约束条件、整车性能设计指标以及动力系统部件的内在联系进行分析,按照全局优化思想,运用自适应模拟退火遗传算法对系统主要参数进行匹配优化;按照前向/后向建模思想,运用模块化的仿真软件对优化结果的合理性进行验证。 根据飞机牵引车的结构和工况特点,进行转向运动学分析,建立各工况实时阻力矩(常规阻力及附加阻力矩)模型;搭建车辆控制系统数学模型;建立整车参数约束下,以车速-方向盘转角为输入,设定多轮各自的速度控制目标及协调策略;应用径向基函数神经网络(RBFNN)滑模控制方法,进行各轮速度控制研究。 根据动力系统的制动工作需求,制定液压再生制动与摩擦制动协调工作策略,按照制动需求对各轮制动力进行合理分配。以再生制动利用率和充分发挥元件性能为目标,对不同的制动系统配置方案进行对比分析和方案优选。按照各轮的制动速度控制目标,进行基于自适应神经网络的模糊推理系统(ANFIS)的制动控制算法研究。为推进科研成果转化,对飞机牵引车的总布置及相关技术问题进行研究。 以减小负载流量对系统压力的影响为目标,构建恒压油源;对整车各液压子系统进行原理设计和功能整合;对夹持-举升机构进行优化设计和液压系统分析;应用总线技术建立整车模块化构架,并进行总线技术的工程设计;对整车进行实体建模,完成总布置设计。 围绕液压驱动混合动力车辆模拟实验平台进行研究。利用系统参数辨识思想,运用基于改进粒子群算法的多元线性回归模型参数估计算法,对实验台系统的部分参数和特性进行研究;运用测试与数据分析相结合的方法,对实验平台的摩擦和阻尼特性进行分析。在此基础上,进行模拟实验研究,验证车辆的驱动和制动控制算法的有效性。


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