随着节能减排和能源危机的影响,液压系统的节能环保问题成为构建绿色制造和振兴制造业的重中之重。特别是对于大功率多执行器液压系统而言,多执行器的负载差异造成了泵源与负载不匹配,节流、溢流损失严重,使液压系统陷入高能耗、低效率的窘境。随着大功率多执行器液压系统在减少节流损失、消灭溢流损失和提高动、势能回收及再利用效率等方面不断深入的研究,液压系统的节能效果显著提高,但仅在局部工况获得更好的节能效果,没能综合解决全工况周期内的节流、溢流和动、势能回收限制问题。本文基于液压多源网络系统具备多种节能模式的优势,提出了液压多源网络系统的全局能量管理策略,旨在充分发挥各模式的节能优势,减少能量耗散,提高系统能量利用率,达到减少从原动机获取能量的目的。本文拟开展的研究内容如下:(1)针对多级压力源与负载匹配的需求,结合多工况多执行器的实际负载压力,设计面向时序负载的多级压力源优化方法,并以液压挖掘机多执行器真实负载工况进行示例。建立切换能量损耗机理模型,研究切换能量损耗特性,得到最小切换能耗优化控制方法。(2)根据液压多源网络系统能量耗散载体定义基本能量单元,采用基本能量单元功能划分的方法,以能量耗散分析为目标,提取能量单元特征状态,建立单元能量耗散量化预测数学模型,为系统全局能耗分析和能量管理策略的构建奠定理论基础。(3)从能量流模式入手,研究能量模式构型方案,引入混杂系统控制思想,建立混杂切换系统数学模型;综合考虑能量利用率、控制精度,得到各能量模式运行的动态逻辑门限及各模式与负载的匹配机制;依据不同模式的能量传递路径,建立基于模型预测的能量模式匹配与评估模型,设计切换规则和优化目标函数,得到能量模式的切换监督控制器,进而形成全局能量管理策略。(4)基于液压多源网络系统实验平台,对挖掘机90°装车的多执行器负载工况进行模拟实验研究,与相同工况下的无管理策略的能量利用效果进行对比,验证所提出的能量调配机制与管理策略的可行性和有效性,为大功率多执行器液压系统的工程应用和节能设计及改造提供参考。