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液压挖掘机混合动力系统其控制策略

液压挖掘机混合动力系统其控制策略
液压挖掘机混合动力系统其控制策略

液压挖掘机混合动力系统及其控制策略研究【摘要】液压挖掘机混合动力技术是降低挖掘机能耗和改善排放的有效技术方案,本文针对混合动力液压挖掘机的动力系统根据其典型工况运用控制策略进行研究,优化了混合动力液压挖掘机动力系统的工作性能和燃油经济性。

【关键词】混合动力;并联式;工作点;控制策略

液压挖掘机是一种典型的工程机械,广泛应用于各种土石方作业。常见的工程机械如液压挖掘机、推土机、装载机、起重机械以及路面机械中,挖掘机在使用频率和工作量上都居于前列。然而,随着全球对节能环保的愈加重视,工程机械的能耗和排放已成为国家重点关注的内容,液压挖掘机等工程机械作为耗油大户,为其节能、减排成为一项主要任务。为实现这个目标,使用混合动力系统是目前行之有效的方法。

混合动力系统由多个动力源组成,通常以发动机作为主动力源,其他装置作为辅动力源,通过主、辅动力源的配合,使发动机工作在高效燃油经济区内,从而在根本上降低油耗,减少废气排放。目前应用的混合动力系统有混联式、串联式和并联式三种。混联式混合动力系统较为复杂,对可靠性和控制策略都提出了很高的要求;并联式和串联式混合动力系统相对简单,但串联式系统发动机的能量要经历两次以上的转换环节,期间的能量损失很大;与串联式相比,并联式系统在减少燃油消耗、改善发动机工况、降低装机功率

混动汽车动力系统控制策略设计

4.1控制系统的各状况分析 1.一键启动,车门解锁; 2.进人;由车门传感器检测:车门开启 →进人动作→车门关闭→车门锁死 3.设置路径;由语音提示,根据情况分析最优路径,最短距离,最短时间; 4.开始旅行 (1)判断蓄电池能否正常行驶 当SOC (剩余电量)≥0.4 将由蓄电池启动; 当SOC (剩余电量)≤0.4全程发动机驱动; (2)平地行驶 ①首先蓄电池驱动,然后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否满足下列任 意条件 Tre (汽车需求转矩 ) V (行驶速度) 满足则启动点火装置→发动机启动; ②此时由发动机驱动,后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否 满足下 列所有条件 Tm 满足则关闭发动机,由蓄电池驱动; ③制动 由加速度传感器和节气门位置传感器 (3) 爬坡 ①用坡度传感器检测坡度,同时满足下列时 α≤10% Tre≤Tm

α(坡度) 由蓄电池驱动 ②用坡度传感器检测坡度,满足下列任一项时 Tre≥Tm 发动机启动; ③爬坡制动时 车速传感器和加速度传感器检测车轮的旋转方向当旋转方向与实际方向相反紧 急制动 同时启动电动机发电机; (4)泥泞及高低不平路段 根据转矩传感器检测数据,启动发动机; (5)大风及恶劣天气行驶时 根据转矩传感器检测数据,启动发动机; 5.到达目的地旅行结束 电动机缓慢驱动汽车制动,解锁车门; 4.2控制系统的各个流程图 1.由SOC电量判断启动方式

2.由需求转矩和速度判断工作模式 (1).若由发动机驱动 (2)若由蓄电池驱动 4.0>soc

3制动工况 1)若由蓄电池驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 2)若由发动机驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 4.0>soc h km V /40<4 .0>soc h km V /40<

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动 仿真解析 姓名:XXX 部门:XXX 日期:XXX

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法 和手段,在使用过程中受到了条件限制,较少的单位会对运行学进行仿真研究,降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统,更好的完成了前期处理工作,使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后,该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中,有些部分区间靠近的比较紧密,有的会深入到挖掘机停点底部下,这一个位置虽然还可以挖掘到,但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌,从而影响机械运行稳定,使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中,选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内,这里讲解的顺序指的是,挖掘工作进行时,各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如:挖掘进行时,需要先下降动动臂,再收回斗杆,这个动作完成之后,在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是,在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置,一般在不同的时间段内,它的运动驱动函数都不同,需要进行调节处理,使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行,这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动,改变运动方式, 第 2 页共 5 页

将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时,需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时,应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后,在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。 1.3.仿真过程 当工作面从最初的范围逐渐移动时,一般最初的指的是停机状态下。可以适当的对斗杆、铲斗液压缸进行调整,将其保持在全缩的状态中,逐渐对动臂液压缸拉伸,将其缩小到CD弧线上。这个伸缩过程需要得到弧线支撑,基于保障弧线运动轨迹基础上做好控制工作。其中在进行一次姿态调整之后,作业范围会缩小,而且包络图中的各个点会逐渐深入挖掘机的底部,在这个范围上可以实现挖掘,但是可能出现塌陷实现,导致机械无法正常施工。因此,一般除了有条件的挖沟作业之外进行使用,其他施工一般都不会使用。可以在模型中建立起一个处于回转中心轴的三维坐标,将坐标点确定为(608,.0,0.0,1254.3306),这样就可以测量出方向移动值,可以得出这个位置的位移,这样便可以达到最大高度值,其实这个测量方法比较简单,也比较容易掌握。根据曲线变化得出,从得到的曲线中得出最终的数值,可以查看到最大值,平均值以及最小值等。 工作装置模型的运动学仿真分析 2.1.参数范围 运动学仿真中的参数范围确定一般都包含速度、位移以及加速度,这些参数会有一个变化范围。在进行运动学仿真分析中,需要基于ADAMS/Solver求解,就可以得出代数方程。因此,在进行仿真系统自由度确认时,一般自由度的必须为零。如果这个时候会考虑到物体的惯性 第 3 页共 5 页

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析 正式版

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运 动仿真解析正式版 下载提示:此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中,通过合理组织生产过程,有效利用生产资源,经济合理地进行生产活动,以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段,在使用过程中受到了条件限制,较少的单位会对运行学进行仿真研究,降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS 建立起了挖掘机工作装置虚拟系统,更好的完成了前期处理工作,使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后,该挖掘机的工作

范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中,有些部分区间靠近的比较紧密,有的会深入到挖掘机停点底部下,这一个位置虽然还可以挖掘到,但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌,从而影响机械运行稳定,使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中,选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内,这里讲解的顺序指的是,挖掘工作进行时,各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如:挖掘进行时,需要先下降动动臂,再收回斗杆,这个动作完成之后,在使用铲斗进行挖掘。

并联式式混合动力汽车的全速控制策略

并联式式混合动力汽车的全速控制策略 摘要:并联式混合动力汽车综合了传统汽车和电动汽车的优点,不仅具有低油耗、低排放等优点,而且续驶里程不受限制,是目前最有希望替代传统汽车的方案。因此,对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的应用价值。利用瞬态优化控制策略,通过对发动机、电动机、电动机在不同功率进行分配组合,来确定混合动力系统最佳工作模式和工作点切换。本文利用混合动力汽车的数学模型,在MATLAB/Simulink环境中建立了前向仿真模型,进行整车控制策略的研究,并对全速范围的运行控制策略进行了验证。 关键词:并联式混合动力汽车 MATLAB/Simulink 全速范围1 引言 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、电动/发电机、电池组、能量管理系统等部件组成,与串联式混合动力电动汽车不同的是,发动机和电动/发电机以机械能叠加的方式来驱动汽车,可以组合成不同的功率输出模式。发动机功率和电动/发电机功率约为电动汽车所需最大驱动功率的50%~100%,其能量利用率高。因此,可以采用小功率的发动机与电动/发电机,使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较小,造价也更低,行程也可以比串联式混合动力电动汽车的长些,但布置结构相对复杂,实现形式也多样化,其特

点更加接近内燃机汽车。并联式式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。 因此,并联式驱动系统最适合在城市间道路和高速公路上行驶,工况稳定,发动机经济性和排放性都会有所改善,和混联式混合动力电动汽车相比较而言结构简单,价格也容易被广大消费者接受,因此,在电池技术问题没有得到很好的解决的情况下,它有望在不久的将来成为汽车商业的主流产品。 2 并联式式混合动力汽车的关键技术 混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点,是二者的完美结合,这个结合的纽带就是混合动力汽车的整车控制系统,整车控制系统的主要功能是进行整车能量管理和混合动力系统的控制。整车控制系统如同混合动力汽车的大脑,指挥各个系统的协调工作,以达到效率、排放和动力性的最优,同时兼顾行驶的平稳性。整车控制系统根据驾驶员的操作,如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等,判断驾驶员的意图,在满足驾驶需求的前提下,最优的分配电机、发动机、电池等动力部件的功率输出,实现能量的最优管理,使有限的燃油发挥最大的功效。 目前的混合动力汽车都不需要外部充电,因此,与传统汽车一样,混合动力汽车的能量全部来自于发动机的燃料燃烧所释放的热能,电机驱动所需的电能是燃料的热能在车

混合动力驱动方式、简介教学提纲

混合动力驱动方式、 简介

混合动力汽车的驱动方式 3.1混合动力汽车的定义 国际电子技术委员会(International Electro-technical Commission,简称IEC)对混 合动力车辆的定义为:在特定的工作条件下,可以从两种或两种以上的能量存 储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。其中至少有一种存储器或转化器要安装在汽车上。混合动力电动汽车(HEV)至少有一种能量存储器、能量源或能量转化器可以传递电能。串联式混合动力车辆只有一种能量转化器可以提供驱动力,并联式混合动力车辆则不止一种能量转化器提供驱动力。” 3.2混合动力汽车的驱动类型 根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统主要分为以下三类: 一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发 电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动 能,最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下,电池就象一个水库, 只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需 要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多,轿车上很少使用。 二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的 内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独 工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路 况。该联结方式结构简单,成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联 结方式。 三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和 电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮 式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式 混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的

最新液压挖掘机中的电控系统

液压挖掘机中的电控系统 液压挖掘机作为一种重要的通用型工程机械,其销售量、保有量、发展速度始终处于整个工程机械行业的前列,其配套也越来越成为一个庞大的产业。电器系统作为液压挖掘机重要的配套产品中的一种,其性能和功能对液压挖掘机有着重大的影响。众所周知,由于电器系统在汽车领域中的重要地位,国内的汽车电器行业非常活跃,但与国外相比无论在产值上还是在技术水平上都有非常大的差距。同样,在工程机械领域,国内电器系统与国外相比也有一定的差距。但由于工程机械行业与汽车行业有很大的不同,汽车行业的技术到现在已经发展得非常成熟,功能结构非常复杂,决定了其电器系统的复杂性;而工程机械由于其功能的特殊性和专一性,与汽车领域大批量生产相比,决定了其电器系统目前只能走小批量、多品种的发展道路。总的来讲,工程机械电器系统毕竟与汽车电器系统有很大的相似之处,尤其是挖掘机、装载机等的电器系统,与汽车一样,都属于行走机械领域,因此尽管挖掘机电器系统有一定的特殊性,但还是可以从发展相对成熟的汽车电器领域借鉴到一些发展经验。本文将主要对挖掘机电器系统的功能、发展方向作出一定的阐述。 一.电器系统在挖掘机工作监测中的应用和发展趋势 电器系统在液压挖掘机中的监测作用都有目共睹,其主要组成部分就是显示仪表和各种传感器。目前,在显示仪表上,有着这样一种趋势,将尽可能多的挖掘机工作参数显示在仪表上,如燃油量、发动机水温、液压油温、机油压力、发动机转速等,显示仪表功能越来越多,越来越复杂。 实际上,挖掘机监测系统功能的不断完善是发展的必然趋势,但监测仪表的设计也是多方面因素综合的结果,包括基本功能的需要,用户心理的研究、维修服务的考虑等多方面因素。 在基本功能需求方面,实际上监测仪表显示最需要的功能是燃油量,另外还有工作时间,这也是在早期的挖掘机显示中最不可缺少的数量上的显示,其他的显示都以报警量的形式给出。限于当时的发展水平和成本考虑,这些报警量的具体值往往并不加以采集。但发展到今天,仪表显示技术得到了很大得发展,从机械式电动仪表发展到段式液晶显示和发光二极管显示,又发展到单色点阵式液晶显示,进而发展到目前流行的彩色液晶显示,加上电子技术和传感器技术的发展,使得过去这些报警量的数据采集和显示变得成本低廉,形成一种将所有工作数据的具体值都显示在仪表上的趋势。 但从工程学角度来讲,显示量的设置与司机的经验、习惯有很大关系。因为与仪表显示最相关的人是司机,他只需要知道与操作挖掘机工作最有关的量就可以了,显然这就是燃油量和工作时间。燃油量显示可以提醒司机何时加油以保证工作的连续性;工作时间的显示则有助于司机把握自己的工作量。对于有经验的司机来讲,发动机水温、燃油温度也是必不可少的,有助于司机调整自己的工作节奏,避免挖掘机长期工作在超负荷状态下,但这些量也可以以报警量的形式提醒司机;但对于没有经验的司机和用户来讲,则所显示的水温和油温有可能产生误解和歧义。 尽管报警量的数值没有必要在在仪表上显示,但并不意味着数值不重要,因为这些具体的数值对于专业维修人员和有经验的司机非常重要,可以用来判断挖掘机的工作状态和目前

挖掘机工作装置

机械原理设计任务书 学生姓名朱班级学号20127462 设计题目:挖掘机工作装置机构设计 一、设计题目简介 单斗挖掘机是一种重要的工程机械,广泛 应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林 开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和 矿山采掘工业中,对减轻繁重的体力劳动、保 证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率 起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不 断发展,单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增 长,其在国民经济建设中的作用将越来越显 著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式,在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形,要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后,在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算,确定各机构尺寸参数,确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标,对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关,而挖掘力则受众多条件限制,危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上,可对各杆件铰接点进行力的分析计算,并进行机构设计的合理性分析。 二、设计数据与要求 该型挖掘机工作装置,由两节臂,一挖斗组成,停机面最大挖掘半径(mm):9850;最大挖掘深度(mm):6710;最大挖掘高度(mm):9840,液压缸驱动。 三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案,绘制方案的机构简图,计算工作装置的自由度,进行方 案分析评比,从中选取最适合挖掘机工作装置的机构; 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算,要有计算过程(图解法也必须 有作图步骤),并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求; 3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 4、用软件(VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可)对执行机构进行运动仿真,并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、编写说明书,说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制,即该机构应由多个自由度 2、按设计要求,主要考虑几个极限位置的相关数据 完成日期:年月日指导教师

混合动力驱动方式,概述

混合动力汽车的驱动方式 3.1 混合动力汽车的定义 国际电子技术委员会(International Electro-technical Commission,简称IE C)对混合动力车辆的定义为:“在特定的工作条件下,可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。其中至少有一种存储器或转化器要安装在汽车上。混合动力电动汽车(HEV)至少有一种能量存储器、能量源或能量转化器可以传递电能。串联式混合动力车辆只有一种能量转化器可以提供驱动力,并联式混合动力车辆则不止一种能量转化器提供驱动力。” 3.2混合动力汽车的驱动类型 根据混合动力驱动的联结方式,混合动力系统主要分为以下三类:一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多,轿车上很少使用。 二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。 三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结

挖掘机基本构造及工作原理

第一部分:挖掘机 第一章挖掘机的基本构造及工作原理 第一节概述 一、单斗液压挖掘机的总体结构 单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等,如图所示。

常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和 驾驶室等都安装在可回转的平台上,通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成 工作装置、上部转台和行走机构等三部分。 工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液 压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路 上部转台——①发动机、② 减震器主泵、③主阀、④驾 驶室、⑤回转机构、⑥回转 支承、⑦回转接头、⑧转台、 ⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11 控制油路、○12电器部件、○13 配重 行走机构——①履带架、② 履带、③引导轮、④支重轮、 ⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧 装置 挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能,由液压柱塞泵把机械能转换成液 压能,通过液压系统把液压能分配到各执行元件(液压油缸、回转马达+减速机、行走马达 +减速机),由各执行元件再把液压能转化为机械能,实现工作装置的运动、回转平台的回 转运动、整机的行走运动。 二、挖掘机动力系统 1、挖掘机动力传输路线如下 1)行走动力传输路线:柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀 ——中央回转接头——行走马达(液压能转化为机械能)——减速箱——驱动轮——轨链履 带——实现行走 2)回转运动传输路线:柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀 ——回转马达(液压能转化为机械能)——减速箱——回转支承——实现回转 3)动臂运动传输路线:柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀 ——动臂油缸(液压能转化为机械能)——实现动臂运动 4)斗杆运动传输路线:柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀 ——斗杆油缸(液压能转化为机械能)——实现斗杆运动 5)铲斗运动传输路线:柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀 ——铲斗油缸(液压能转化为机械能)——实现铲斗运动

混合动力控制原理

混合动力控制原理

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发动机启动模式 一:发动机起动模式 当驾驶者发出起动指令后,由电动机通过行星轮系给发动机供能,使之起动。该模式就是发 动机起动模式。在这种模式下,输出轴固定不动,与之啮合的齿轮副均不动,因此齿轮环静 止。 二、蓄电池充电模式 在这种模式中,电机通过电动机同步开关连接到太阳轮上,停车锁将输出轴锁定,所有齿轮副空转。发动机通过行星轮系给电动机供能,电动机工作在发电机状态,给蓄电池充电。 这种模式下的运动学和动力学关系与第一种模式相同,只是功率流动的方向 相反。 三、电动机驱动模式 汽车起动时速度较低,若发动机工作则效率较低,一般只让电动机单独工作。电机轴与电动机同步开关咬合,转矩通过电机齿轮传递到输出轴上。其余齿轮均空转。 四、混合驱动模式 在汽车加速和爬坡这样需要较高的功率时,工作与混合驱动模式。在这种模式中,电机轴与一组齿轮副共同作用,发动机和电机共同向输出轴提供转矩驱动车轮转动。由于有 四组齿轮,故可以得到不同的速度,可以根据具体运行环境选 五、发动机驱动模式 正常行驶时,发动机单独驱动时最经济的运行方式。在这种模式中,一组齿数比较低的齿轮副被用于将发动机的转矩传递给输出轴,电机轴空转。在这种模式下运行的HEv 类似于普通燃油汽车。 六、电力连续可变传动模式(CVT) 这种模式用到了行星轮系,为汽车的控制提供了两个自由度,允许发动机的状态优化至最佳燃油效率。发动机是唯一的动力源,给输出轴提供转矩驱动车轮运转的同时,给电机提供转矩,电机工作在发电机状态,将机械能转化成电能给蓄电池充电。太阳轮通过电机同步开关于电机轴咬合,第四组齿轮副于行星轮系的齿轮环相连。 七、能量回收模式 类似于Prius的再生制动动能回收。电机通过电机齿轮与输出轴连接,工作于发电机状态,将减速和刹车的机械能转化为电能为蓄电池重点。运动学和动力学关系与第一种模式相 同,只是功率流动的方向相反。 由上述可见,这种新设计的驱动系统可以完成Prius的驱动系统的全部工作模式,但是结构要简单,并且少了发电机以及在发电机处进行能量转换消耗的能 量,能够进一步的提高系统的效率。输出轴最终驱动汽车运行还要克服相关阻力,包括滚动阻力、空气阻力、坡道阻力以及汽车加速以跟随预定速度轨迹而加速过程中的惯性 等,如图4-9所 示。最终的速度关系为: 工作模式的选择: 1:驾驶者发出手动命令“起动”,汽车工作于发动机起动模式。 2:驾驶者发出手动命令“充电”,汽车工作于蓄电池充电模式。 3:在汽车所需要的功率较低、汽车运行速度较低、蓄电池储能较高、冷却液温度过高或发动机刚停止运行不久这几种情况之一下,汽车工作于电动机驱动模式。逻辑表达式如下:

挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计 1 液压挖掘机结构与工作原理 液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动,靠液体的压力能进行工作,相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大,最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速;快速作用时,液压元件产生的运动惯性较小,并可作高速反转;传动平稳,结构简单,可吸收冲击和振动;操纵省力灵活,易实现自动化控制;易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。 单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内,斗满后提升。回转至卸上位置进行卸土,卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后,机械移动一段距离,以便继续作业。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械。 1.1 液压挖掘机整机性能 液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。液压挖掘机作为一个有机整体,其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关,还与液压系统、控制系统性能有关。 (1) 动力系统 挖掘机工作的主要特点是环境温度变化大,灰尘污物较多,负荷变化大,经常倾斜工作,维护条件差。因此液压挖掘机原动力一般由柴油机提供,柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点,符号挖掘机工作条件恶劣,负荷多变的要求。挖掘机的额定负荷与汽车。拖拉机不同,汽车和拖拉机指在最高转速下、连同机油泵、发电机等必要附件,分钟内的最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上的额定功率。挖掘机采用车用柴油机时,最大功率指数降低。 (2) 机械系统

浅谈混合动力汽车控制策略

浅谈混合动力汽车工作模式和控制策略 王志杰 (福建信息职业技术学院福州,350003) 摘要:依据混合动力电动汽车发展现状,介绍串联式、并联式和混联式的混合动力电动汽车的概况,探讨三种结构方式下的工作模式及其能量流动和几种典型控制策略。 关键词:混合动力汽车;HEV;控制策略; 0 前言 近几十年来,世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战,为此,各国政府纷纷制定相应的对策,力图开发新一代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始,全球各大汽公司首先把目光投放到电动汽车研究上,但由于车用蓄电池的能量密度低、质量较大,使得纯电动汽车的续驶里程短且成本较高,很难实现市场化,而混合动力汽车的出现正好解决了这一难题。 混合动力汽车(Hybrid-Electric Vehicel,缩写HEV)是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力,辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。混合动力汽车结合了传统和电动驱动系统的特点,即明显减少汽车排放和降低油耗,又有大的行程。 控制策略是混合动力汽车的核心,它根据驾驶员意图和行驶工况,协调各部件间的能量流动合理进行动力分配,优化车载能源,提高整车经济性,适当降低排放,并在不牺牲整车性能的况下,实现两者之间的折中优化。 本文就混合动力汽车工作模式、能量流动和控制策略作了初步的论述,使人们对混合动力汽车技术有一定了解。 1 混合动力汽车技术 1.1串联式混合动力汽车 串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机和电动机三大主要部件总成组成。发动机仅仅用于发电,发电机所发出的电能供给电动机,电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电,来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能驱动电动汽车,使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 1.1.1工作模式及其能量流动 1.1.1.1纯蓄电池模式 当混合动力汽车负荷小(空载)时,由电池驱动电动机带动车轮转动,此时的能量流 动如图1所示。 1.1.1.2纯发动机模式 载荷比较大时,则由发动机带动发电机发电驱动电动机带动车轮转动。此时的能量流动如图2所示。 1.1.1.3混合驱动模式 当车处于启动、加速、爬坡的工况时,发动机-发电机和蓄电池共同向电动机提供电能。能量流动图如图3所示。

挖机液压传动系统介绍解读

挖机液压传动系统介绍 按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求,把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体,称为挖掘机的液压系统。其功能是,以油液为工作介质,利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送,然后通过液压缸和液压马达等将液压能转返为机械能,实现挖掘机的各种动作。 基本要求 液压挖掘机的动作复杂,凡要机构经常启动、制动、换向、负载变化大,冲击和振动频繁,而且野外作业,温度和地理位置变化大,因此根据挖掘机的工作特点和环境特点,液压系统应满足如下要求: 1)要保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作,也可以互相配合实现复合动作。 2)工作装置的动作和转台的回转既能单独进行,又能作复合动作,以提高挖掘机的生产率。 3)履带式挖掘机的左、右履带分别驱动,使挖掘机行走方便、转向灵活,并且可就地转向,以提高挖掘机的灵活性。 4)保证挖掘机的一切动作可逆,且无级变速。 5)保证挖掘机工作安全可靠,且各执行元件(液压缸、液压马达等)有良好的过载保护;回转机构和行走装置有可靠的制动和限速;防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。 为此,液压系统应做到: 1)有高的传动效率,以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。 2)液压系统和液压元件在负载变化大、急剧的振动冲击作用下,具有足够的可靠性。 3)调协轻便耐振的冷却器,减少系统总发热量,使主机持续工作时液压油温不超过80度,或温升不超过45度。 4)由于挖掘机作业现场尘土多,液压油容易被污染,因此液压系统的密封性能要好,液压元件对油液污染的敏感性低,整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。 5)采用液压或电液伺服操纵装置,以便挖掘机设置自动控制系统,进而提高挖掘机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。 类型

挖掘机工作装置

挖掘机工作装置

目录 1绪论 (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2国内外研究状况 (1) 1.3 课题研究方法 (2) 1.4 论文构成及研究内容 (2) 2总体方案设计 (3) 2.1 工作装置构成 (3) 2.2 动臂及斗杆的结构形式 (5) 2.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置 (5) 2. 4 铲斗与铲斗油缸的连接方式 (6) 2.5 铲斗的结构选择 (6) 2.6 原始几何参数的确定 (7) 3 工作装置运动学分析 (9) 3.1 动臂运动分析 (9) 3.2 斗杆的运动分析 (10) 3. 3 铲斗的运动分析 (11) 3.4 特殊工作位置计算: (15) 4基本尺寸的确定 (19) 4.1 斗形参数的确定 (19) 4.2 动臂机构参数的选择 (19) 4.2.1 α1与A点坐标的选取 (19) 4.2.2 l1与l2的选择 (20) 4.2.3 l41与l42的计算 (20) 4.2.4 l5的计算 (20) 4.3 动臂机构基本参数的校核 (22) 4.3.1 动臂机构闭锁力的校核 (22) 4.3.2 满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核 (24)

4.3.3 满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核 (25) 4.4 斗杆机构基本参数的选择 (26) 4.5 铲斗机构基本参数的选择 (27) 4.5.1 转角范围 (27) 4.5.2 铲斗机构其它基本参数的计算 (27) 5工作装置结构设计 (30) 5.1斗杆的结构设计 (30) 5.1.1 斗杆的受力分析 (30) 5.1.2 结构尺寸的计算 (40) 5.2动臂结构设计 (42) 5.2.1第一工况位置 (42) 5.2.2 第二工况位置: (47) 5.2.3内力图和弯矩图的求解: (50) 5.3 铲斗的设计 (56) 5.3.1铲斗斗形尺寸的设计 (56) 5.3.2铲斗斗齿的结构计算: (57) 5.3.3 铲斗的绘制: (57) 6 销轴与衬套的设计 (59) 6.1 销轴的设计 (59) 6.2 销轴用螺栓的设计: (59) 6.3 衬套的设计: (59) 7 总结 (61) 参考文献 (62) 致谢 (63) 附件一开题报告 (64) 附件二外文翻译 (70)

液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析

编号:AQ-JS-06829 ( 安全技术) 单位:_____________________ 审批:_____________________ 日期:_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析Motion simulation analysis of working device of hydraulic excavator in ADAMS

液压挖掘机工作装置在ADAMS中 的运动仿真解析 使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段,在使用过程中受到了条件限制,较少的单位会对运行学进行仿真研究,降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统,更好的完成了前期处理工作,使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后,该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中,有些部分区间靠近的比较紧密,有的会深入到挖掘机停点底部下,这一个位置虽然还可以挖

掘到,但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌,从而影响机械运行稳定,使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中,选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内,这里讲解的顺序指的是,挖掘工作进行时,各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如:挖掘进行时,需要先下降动动臂,再收回斗杆,这个动作完成之后,在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是,在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置,一般在不同的时间段内,它的运动驱动函数都不同,需要进行调节处理,使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行,这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动,改变运动方式,将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时,需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时,应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后,在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。

3种类型混合动力汽车控制策略的分析

万方数据

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100福建工程学院学报第6卷 电扭矩和电池系统的充电状态来决定。当制动回收充电力,机械制动系统开始工作,以确矩不能满足要求时保车辆的制动安全性。当车速低于设定值或者电机转速低于设定值时,此时电机充电效率较低,能量回收系统不启动,直接采用机械制动,其基本控制策略如下: a.Mb>帆,若SDC<S0c一,则帆=膨。;若舳c≥sOC一,则电机停止工作肘b=M。。 b.帆>肘。,若SDC<s0C一,则帆=^f。+肘。;若SDC≥SDc一,则电机停止工作肘h=M。。式中,帆为整车需求的制动转距;肘。为机械摩擦制动转距。 3.2.4故障工况 当电机分总成出现故障时,采用纯发动机模式驱动;当发动机出现故障时,采用纯电动模式运行。3.3模型仿真简介 利用美国A呻ne国家实验室为响应美国政府的新—代车辆合作计划而开发的电动汽车仿真软件PsAT,根据需要对肘函数和Si枷1ink模块进行修改,可建立自己需要的整车仿真模型[43(图6)。 图6混联式肛V仿真结构模型 矾g.6Simlllink舳mctu弛modelfors盯ial-paraIlelI皿VsysteIm 从仿真性能及结果可以看出,在基础起步阶段混合动力汽车混联式与串联式和混联式相比,由于都由电机驱动,因此性能相近;在高速行驶时,由于串联式只是依靠电机驱动,动力性不如混联式,且油耗方面混联车也优于串联车。同时,串联车发电机的发电功率与驱动电机的驱动功率必须相当,才能保证整车的动力性;混联车可以避免这种情况,可选用更小的发电机与驱动电机,但是在机械与功率控制实现方面要复杂得多,实现多个能源的最优匹配难度更大。 4混合汽车应用前景和需要解决的问题 4.1混合汽车应用前景 串联式动力总成要求选择发动机的功率大,并且对电池要求很高,容量大,增加了电池和汽车的制造成本及重量,电机是唯一的动力源,能量转换效率低,所以比较适合大型公交车。并联式动力总成由发动机和电机2部分组成。因为发动机的变化受到车子工况变化的影响大,所以排放性较差,使用的范围较小,仅限于小型汽车,更适合在高速公路上行驶。混联式发动机功率选择较小,排放性能较好,对电池依赖比较小,基本上不需外来充电系统,发动机工作不受车辆行驶工况的影响,不要求像传统发动机那样具有良好的响应特性及宽广的转速运行范围。另外,可以充分利用串联式和并联式的优点,确保发动机和电动机基本上工作在经济区,大大提高了车辆的经济性。并且动力源传递效率高,使用车型范围广。但结构和控制复杂,从而成本也较高,目前主要应用于轿车。 4.2需要解决的关键技术问题 混合动力汽车要进入实用化,需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置,低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机,所面临的关键性技术和需要解决的问题包括以下几个方面: 1)内燃机与电机藕合功率分配比的最优控制。混合动力汽车发动机和电动机要相互配合工作,而根据运行工况控制它们适时启动和关闭,并使发动机始终工作在低油耗区的整个控制过程十分复杂,因此需要用成熟可靠的动力藕合装置以及先进的检测系统和控制策略实现功率的合理分配,以达到低油耗和良好的动力性目标。因此,可发展多种动力耦合装置,有传统的行星齿轮耦合器等,也可尝试集离合、动力合成、变速功能于一体的双离合自动变速动力偶合器等[5。;在控制策略上,可建立更优的模型,比如瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的白适应控制策略阳]。 2)能量存储装置(电池)要具有较高的比功率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要。 电池还要具有快速充电能力,以保证制动时能量 万方数据

液压挖掘机系统设计

液压挖掘机 作者:孔德文等编著 出版社:化学工业出版社 出版时间:2007-1-1 液压挖掘机的液压系统 按照液压挖掘机工作装置和各个机构的传动要求,把各个液压元件用管路有机地连接起来的组合体,称为挖掘机的液压系统。液压挖掘机的基本液压系统是由能使挖掘机完成基本作业动作并以手动控制为主的基本功能回路所构成的液压系统。 一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制软件、辅助软件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换称液体的动能,指液压系统中的油泵,它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般油齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件或回转运动。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同,液压阀可以分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等:流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等:方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同,液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括邮箱、滤油器、油管及接头、密封圈、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质,有各种矿物油、软化液和合成型液压油等几类。 液压系统的功能是以油液为工作介质,利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送,然后通过液压缸和液压马达等执行元件再将液压能再转变为机械能,实现挖掘机的各种动作。 用特定的简单符号绘出这些元件相互关系的图,称为液压系统图。液压系统图只反映系统中各元件的基本关系,不表示其具体结构形式。 液压系统设计设计得合理与否,对挖掘机的性能起着决定性的作用。同样的元件,若系统设计的不同,则机器的性能差异很大。因此,分析和研究各种液压系统,能清其设计原理是非常必要的。 1液压挖掘机对液压系统的基本要求 液压挖掘机的动作复杂,机构经常启动、制动、换向、负载变化大,冲击和振动频繁,而却野外施工作业,温度变化和地理条件差别大,因此,应根据液压挖掘机的工作特点和环境特点,对其液压系统提出一些有别于其他应用的要求。 1.1 液压挖掘的动作要求 液压挖掘机的液压系统应满足的动作要求如下: ①保证液压挖掘机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作,也可以相互配合实现复合动作。 ②保证工作装置的动作与回转平台的回转动作既能单独运行,有能作复合动作,以提前液压挖掘机的作叶效率。 ③履带式液压挖掘机左右履带应能分别驱动,使挖掘机行走转弯方便灵活,并

混合动力汽车控制策略的分析

混合动力汽车控制策略的分析 摘要:混合动力汽车的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种,对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点,使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性,并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善,需要进一优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性,而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求,并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况,使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配。 关键词:混合动力汽车结构控制策略 1、混合动力汽车的研究背景 混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式,因其具有低油耗低排放的潜力,其动力性接近于传统汽车,而生产成本低于纯电动汽车,因此,最近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点。以相信,在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前,使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。 混合动力电动汽车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同,它一般至少有两种车载能量源,其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补,实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作,这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵魂,它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量要求,动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标,其主要目标为:最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。 当前开发研制的混合动力汽车可以分为三类:串联式、并联式、混联式混合动力电动汽车。在各部件的选型确定以后,采用合适的控制策略是实现最佳燃油经济性,降低排放的关键。目前提出的混合动力汽车控制策略还不成熟,实用性不强,只有基于工程经验进行设计的逻辑门限控制策略在实际商品化混合动力汽车中得到了应用。开发一种成熟实用的控制策略仍然是目前亟待解决的难题。随着对混合动力系统控制策略研究的深入,诸如自适应控制、模糊逻辑控制等方法也有运用。自适应控制策略,实际上是一种实时控制策略,它同时考虑了发动机的燃油消耗和排放。由于实时控制策略能够保证在任一时刻都是由效率最优的部件工作,因此其燃油经济性要优于模糊逻辑控制策略。但是实时控制策略过分依

液压挖掘机控制系统介绍

液压挖掘机控制系统介绍 目前,机电液一体是液压挖掘机的主要发展方向盘,其目的是实现液压挖掘机的全自动化,即人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移,使挖掘机由传统的杠杆操纵逐步发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电操纵、电液比例操纵和计算机直接操纵。所以,对挖掘机的机电液一体化的研究,主要集中在液压挖掘机的控制系统上。 液压挖掘机控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)等所构成的动力系统进行控制的系统。按控制功能,可分为位置控制系统、速度控制系统和力(或压力)控制系统;按控制元件,可分为发动机控制系统、液压泵控制系统、多路换向阀控制系统、执行元件控制系统和整机控制系统。 目前,液压挖掘机控制系统已发展到复合控制系统。 发动机的控制系统 由柴油机的外型特性曲线可知,柴油机是近似的恒扭矩调节,其输出功率的变化表现为转速的变化,但输出扭矩基本不变化。油门开度增加(或减小),柴油机输出功率就增加(或减小),由于输出扭矩基本不变,所以柴油机转速也增加(或减小),即不同的油门开度对应着不同的柴油机转速。由此可见,对柴油机控制的目的是,通过对油门开度的控制来实现柴油机转速的调节。 目前应用在液压挖掘机柴油机上的控制装置有电子功率优化系统、自动怠速装置、电子调速器、电子油门控制系统等。 液压元件控制系统 对液压泵的控制都是通过调节其变量摆角来实现的。根据控制形式的不同,可分为功率控制系统、流量控制系统和组合控制系统等三大类。其中的功率控制系统有恒功率控制、总功率控制、压力切断控制和变功率控制等;流量控制系统有手动流量控制、正流量控制、负

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