陈有权，男，吉林长春人，苏州健雄职业技术学院副教授，博士研究生学历。2008年在哈尔滨工业大学大学获工学硕士学位，2018年在吉林大学获工学博士学位，2022年起在苏州健雄职业技术学院从事教学、科学研究工作。主要研究方向为机械设计、流体传动与控制。

　　《起重机底盘液压混合动力系统研究》以50吨级汽车起重机底盘为研究对象，在对液压混合动力系统进行相关理论研究的基础上，通过系统关键元部件的参数优化匹配、设计合理的控制策略、计算机仿真和实验对并联式液压混合动力系统的应用进行了较为详细、深入的研究，通过对整机行驶模式的分析，制定了制动能量再生、利用与主动充能控制策略。为了提高转矩控制对系统参数大范围摄动的鲁棒性，采用分数阶PID控制方法，对液压泵、马达进行转矩控制，其控制效果优于智能PID控制方法。

　　第1章 绪论
　　1.1 研究背景及意义
　　近年来，随着社会的发展，人们对能源的需求越来越多。但能源结构和能源利用效率也对环境污染产生了显著的影响。
　　从能源角度来看，能源对经济发展有支撑作用。据了解，交通部门的能耗占全球一次能源消费的29%。
　　以2016年为例，世界主要能源消耗增长了1%，其中石油消耗量增加了7700万t，而运输需求占其中的5100多万t。据中国汽车协会公布：“2023年我国汽车产销量均超过3000万辆，同比增11.6%和12%。至此，我国汽车产销总量连续第15年稳居全球第一”，并且，随着新型工业化和城镇化加快推进，海外新兴汽车市场的发展，我国汽车产量仍将保持平稳增长，这必将消耗更多的石油。据2017年世界能源展望报告预测，到2035年中国将占世界能源消费总量的26%，占全球净增长量的35%。
　　2024年石油输出国组织（欧佩克）发布的月度石油市场报告再次引起了全球石油市场的关注。根据该报告，“2024年全球日均石油需求量较2023年将增加225万桶，达到1.04亿桶，而2025年全球日均石油需求量预计将进一步增加185万桶，达到1.06亿桶左右”。
　　从环保角度看，由于工业生产、建筑、交通运输的发展以及人口的增加，必然对环境造成影响，像酸雨、雾霾、全球变暖等环境恶化现象的产生，已经严重影响到人们赖以生存的地面生态系统，尤其是空气质量一直是人们在讨论的话题。
　　大气污染的治理不仅要控车减煤，要推广清洁能源的生产和使用，在控制机动车污染的问题上，应强调运用经济措施而不是行政限制的办法。
　　全球性的环境恶化和能源紧缺等问题日益凸显，人类可持续发展陷入瓶颈。在2012年，国务院印发了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012－2020年）》（以下简称《规划2012》）指出：“加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，既是有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的紧迫任务，也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。”目前，美国联邦政府和地方政府非常重视充电站等基础设施建设，日本在普及新能源汽车方面居于世界前列，混合动力汽车在全球市场处于顶峰。在当前环境下，各大厂商与科研工作者们开始关注量大、面广，但效率低下的工程机械，尤其是应用领域比较广泛的汽车起重机。就汽车起重机本身结构而言，既具有起重机的特点又具有汽车的特点。面对复杂的工况、多变的负载，汽车起重机的发动机往往运行在低效率区域，燃油经济性差。因此，开展节能减排技术对于汽车起重机来说，势在必行。在改善传统发动机动力性与燃油经济性的方案中，除传统内燃机新技术外，混合动力技术是被普遍认可和接受的。所谓混合动力技术是指由两种或两种以上的动力源共同提供动力用于驱动负载的系统。该系统通过不同动力源之间的协同工作，以充分发挥各动力源的优点为目标，进而实现节能减排的作用。混合动力技术在20世纪初就已被提出，直到20世纪90年代才得到真正的发展和应用。在汽车领域，该技术方案发展比较成熟，借鉴其在汽车领域的成功，在工程机械领域，该技术的应用前景将十分广阔。
　　1.2 混合动力车辆研究现状
　　1.2.1 混合动力汽车发展现状
　　伴随世界能源的紧缺以及人们对环境保护要求的逐步严苛，研究人员在积极寻找可替代的绿色能源的同时，也在积极探索汽车的节能技术。在寻找永不枯竭能源的道路上，人们步履维艰，而混合动力汽车由于其节能、低排放等特点被普遍视为在“零排放”时代到来之前的最佳过渡技术。混合动力汽车能够回收制动时的多余的能量（而这部分多余的制动能量在传统车辆上是被白白浪费掉的），在车辆加速、爬坡等需要大功率时，能够使提供主要动力的传统的发动机和提供辅助动力的二次元件协同工作，可以使发动机工作在最佳工作区，达到节能环保的目的。
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第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 混合动力车辆研究现状 2
1.2.1 混合动力汽车发展现状 2
1.2.2 混合动力工程机械国内外发展现状 4
1.2.3 混合动力起重机发展现状 7
1.3 混合动力系统关键技术分析 8
1.3.1 混合动力车辆底盘构型 8
1.3.2 储能技术 11
1.3.3 混合动力车辆的控制策略 16
1.4 问题的提出及主要研究内容 18
1.4.1 问题的提出 18
1.4.2 主要研究内容 18

第2章 液压混合动力起重机系统数学建模研究 20
2.1 引言 20
2.2 液压混合动力起重机系统原理 20
2.3 液压混合动力起重机整车模型 22
2.3.1 建模思想 22
2.3.2 整车纵向动力学模型 24
2.3.3 车轮模型 27
2.4 驾驶员模型 31
2.5 发动机模型 32
2.6 液压二次元件模型 35
2.6.1 伺服滑阀数学模型 37
2.6.2 变量油缸数学模型 38
2.6.3 液压二次元件数学模型 38
2.6.4 液压二次元件的转矩控制 41
2.7 液压蓄能器模型 44
2.7.1 液压蓄能器的工作过程 44
2.7.2 理想气体能量方程 46
2.7.3 液压蓄能器热损正 49
2.7.4 液压蓄能器SOC定义 51
2.7.5 蓄能器低压系统 51
2.8 转矩耦合器模型 52
2.9 整车控制模型 53
2.10 本章小结 54

第3章 动力系统关键元件参数优化匹配研究 55
3.1 引言 55
3.2 系统关键部件参数匹配分析 55
3.2.1 发动机功率的匹配 56
3.2.2 液压蓄能器匹配 59
3.2.3 液压二次元件参数匹配 66
3.3 系统关键部件参数优化 71
3.3.1 多目标优化问题及相关概念 72
3.3.2 多目标优化问题求解方法 73
3.3.3 改进多目标粒子群算法（IMOPSO） 74
3.3.4 基于IMOPSO算法的系统关键部件参数优化匹配分析 78
3.4 本章小结 84

第4章 液压混合动力起重机制动能量控制策略研究 85

第5章 液压混合动力起重机仿真研究 113

第6章 液压混合动力起重机试验研究 126

第7章 总结与展望 158

参考文献 161