农业机械学报

作者：张凯，王琳，邓晓亭，鲁杨，鲁植雄，徐晓美，程准，张渤衢

单位：南京农业大学,智能农业动力装备全国重点实验室,南京农业大学,南京农业大学,南京农业大学,南京林业大学,南京林业大学,南京农业大学,

关键词：混合动力拖拉机;庞特里亚金极小值原理;无级变速;输出分流;节能控制

基金：国家重点研发计划项目(2022YFD2001202)和智能农业动力装备全国重点实验室开放课题(SKLIAPE2023019)

混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式电动无级变速(Electronic continuously variable transmission，ECVT)构型多节点与多动力源布置、旋耕负载输出端(Power take-off，PTO)与拖拉机行驶速度解耦输出特性使得能量管理策略需满足拖拉机变工况的需求，本文以杠杆拓扑法生成的混联式混合动力拖拉机输出分流(Output-split，OS)-ECVT构型为研究对象，阐述构型工作原理与运动学特性。提出改进的基于庞特里亚金极小值原理（Pontryagin’s minimum principle，PMP）能量管理策略，以克服传统基于PMP的能量管策略不满足终端极小值判断条件时需重新迭代整个循环工况，进而导致策略无法满足混合动力系统实时求解需求的弊端。首先，建立系统状态方程，保证极小值轨迹受到状态变量约束；然后，根据庞特里亚金极小值原理完成哈密尔顿方程构建；最后，改变策略求解时极小值条件判断位置，并通过数学方法证明改进策略满足庞特里亚金极小值原理求解的必要条件。分别在犁耕与旋耕工况下完成节能控制仿真，结果表明，本文提出的改进策略与传统策略具备相同性与相当性，证明了改进策略具备更大的应用空间；改进策略较最佳经济性曲线(Optimal operating line，OOL)策略犁耕工况下等效燃油消耗量降低约8.39%，旋耕工况下等效燃油消耗量降低约15.34%，有效提升了大功率混合动力拖拉机燃油经济性；犁耕工况下驱动电机MG2能发挥更大范围调速特性，整机无级变速性能更加优异；犁耕与旋耕工况下，整机能量转换更加经济，保证了整机具备更加高效的功率输出分流性能。

来源：2025年第9期

《农业机械学报》期刊编辑部

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