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申请/专利权人：长沙理工大学

摘要：本发明公开了一种基于数字孪生的工程机械势能节能效率研究方法，包括步骤（1）测量获取工程机械工作装置实际几何参数、液压缸位置参数、材料参数、工作负载变化参数、液压缸活塞杆位移参数，根据获取的参数建立三维模型、建立动力学模型；步骤（2）依据工程机械实体多路阀液压系统建立多路阀液压系统模型、建立动力学模型与多路阀液压系统模型数据交互；步骤（3）加入反馈控制模块使液压缸活塞杆位移误差得到反馈。通过上述步骤建立起工程机械工作装置数字孪生模型；步骤（4）在建立的数字孪生模型基础上加入势能回收与利用模块，优化工程机械势能节能效率。此方法将工程机械状态实时进行反馈调整，提升势能节能效率研究的可靠性。

主权项：1.一种基于数字孪生的工程机械势能节能效率研究方法，其特征在于：包括以下步骤：1测量获取工程机械工作装置实际几何参数、液压缸位置参数、材料参数、工作负载变化参数、液压缸活塞杆位移参数，工程机械其余部分做简化处理；依据几何参数、液压缸位置参数利用三维软件solidworks建立简化工程机械三维模型，将简化工程机械三维模型导入机械系统动力学分析软件Adams中；依据材料参数、工作负载变化参数建立工程机械工作装置的动力学模型，模拟工程机械工作装置实际工况动作；2依据工程机械实体多路阀液压系统在液压系统建模与仿真软件Amesim中建立工程机械工作装置多路阀液压系统模型，多路阀液压系统模型中各个元件与实际工程机械工作装置多路阀液压系统的元件选型与设置保持一致，将工程机械工作装置多路阀液压系统模型与动力学模型之间的相关变量参数作为Amesim软件与Adams软件之间的数据交互，对工程机械工作装置的动力学模型与多路阀液压系统模型进行联合仿真；3在液压系统建模与仿真软件Amesim中加入反馈控制模块，液压缸活塞杆位移参数输入多路阀液压系统模型中，得到实时位移仿真结果反馈，实时仿真结果再与输入的液压缸活塞杆位移参数进行实时误差计算，误差计算后再进入反馈控制模块，调整反馈控制模块参数，使工程机械工作装置动作与实际情况保持一致；通过上述步骤建立起工程机械工作装置数字孪生模型；4在上述步骤建立的数字孪生模型基础上加入势能回收与利用模块，通过调整反馈控制模块参数，使新建模型与未加势能回收与利用模块时的数字孪生模型动作情况保持一致，再通过调整势能回收与利用模块参数以及元件，探索及优化工程机械势能节能效率；所述势能回收阶段：液压缸活塞杆缩回信号输入多路阀液压系统模型，动力学模型液压缸活塞杆缩回，缩回的位移大小及速度实时反馈回给定的液压缸活塞杆缩回信号，通过误差计算，再经由PID参数调节后再次输入多路阀液压系统模型，使下降时活塞杆位移平稳跟随给定的液压缸活塞杆缩回信号，势能转换为液压油压力能，伴随有压力能的液压油从无杆腔进入势能回收与利用模块进行能量回收；所述势能再利用阶段：液压缸活塞杆伸出信号输入多路阀液压系统模型，动力学模型液压缸活塞杆伸出，伸出的位移大小及速度实时反馈回给定的液压缸活塞杆伸出信号，通过误差计算，再经由PID参数调节后再次输入多路阀液压系统模型，使上升时活塞杆位移平稳跟随给定的液压缸活塞杆伸出信号，伴随有压力能的液压油从势能回收与利用模块进入液压缸无杆腔用作液压缸活塞杆伸出时的全部能量或者液压缸活塞杆伸出时的能量补偿。

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