隨著科技的發展，通訊車面臨的作業環境也越來越復雜。而這些機動裝備中含有的許多電子設備，需要實時提供電力供應。然而，在行進狀態中，由于汽車發動機轉速的變化，導致了現有的車載自發電系統只能采取駐車發電方式，這極大限制了通訊車的靈活性與適應性。因此對在行進過程中能進行平穩發電的行車取力發電裝置的研究也日益得到重視。
北京理工大學的郭初生博士、王渝教授進行了恒速控制的仿真研究，證明了行車發電系統的可行性，設計了系統的整體控制策略。重慶鐵馬集團公司張川渝等人進行了特種車輛車載交流發電控制系統的研究，通過調節液壓變量馬達的排量,來控制發電機的轉速穩定。由于可以直接調節液壓系統的壓力，因此提高了控制系統的反應速度。軍事交通學院的張文斌、李幸丹、陳林等分別對發動機、發電機進行PID恒速控制研究。
基于以上研究成果，本文提出了采用泵控馬達的行車取力發電用調速器的方案。
    設計需求分析
    現有交流電行車自發電系統，技術還不夠成熟并且接口不統一，不同單位自主研發的系統測試結果也打不形同，與現行移動電站的移動電站通用規范差距比較大。
    目前通訊車的自發電系統一般采用駐車發電的形式，因而只能在非行駛狀態發電，對于一些突發情況適應性比較差，這就對行車取力發電提出了較高的要求。根據調研，目前自發電系統需求最多的功率等級是12、16、24、30Kw這幾個等級，并且受環境的限制，故障率比較高，維修比較困難，由于通訊車的性質決定行車取力發電過程要求可靠性比較高，并且要能適應環境變化的影響，并且具有比較強的電磁兼容性，調速器不僅僅要保證能夠實現無級調速，對車上電子元器件的干擾應該盡可能小。
    針對以上狀況，本文設計了行車取力發電用調速器，其輸入轉速大概在800~1000轉每分鐘，輸出轉速在能穩定在1500或者2000轉每分鐘，輸出功率在30Kw并且具有一定的過載保護能力。
    總體設計
    2.1 傳動形式的選擇
    機械傳動的傳動比比較準確，傳動的靈敏性比較高，能夠快速的對變量做出反應，實現無級變速的結構復雜，成本較高。液壓傳動能方便的進行無極調速，調速范圍大，然而由于泄露影響和和存在機械摩擦，壓力損失，泄露損失，因而易使油液發熱，使得總效率較低。為滿足特種車輛的大負載和比較惡劣的工作環境，并要求其有很高的可靠性、靈敏度和穩定性，本文應用液壓機械無極變速器來實現穩定發電。
    節流調速型系統一般采用閥控的方式，泵輸出的液壓油經過節流閥和溢流閥等調控實現
    的轉速的變化，節流型控制系統的溢流損失和節流損失較大，因而效率較低。泵控馬達容積調速系統主要使用變量泵和定量液壓馬達組成，效率較高、產生熱量少、調速范圍較大和輸出轉矩比較穩定，輸出轉速的誤差會略大，因為其調速主要靠變量泵的排量改變實現調速，而變量泵的排量變化相對于閥控系統顯然靈敏度差。將節流變速和容積變速結合在一起可以充分發揮閥控的靈敏性和泵控節能的特點。
    2.2 設計方案
    液壓馬達的轉速隨著發動機輸入轉速和發電機的負載的變化而變化，回路流量隨著馬達轉速的變化而變化，利用檢測元件測量系統流量以及壓力的變化，使時伺服系統工作。伺服系統調節軸向柱塞變量泵的斜盤的傾斜角可以調節泵的排量，使得泵的排量穩定在一定的范圍內，從而實現在很大速度范圍內保持泵的輸出流量基本穩定，達到泵控系統的節能目的。調節伺服閥與溢流閥的節流量則可以以很高的靈敏度調整液壓馬達的轉速，實現發電機的速度穩定。
    2.3 結構方案
    全液壓傳動，泵閥馬達一體化式結構方案，采用變量泵+液壓伺服閥+定量馬達+反饋控制系統的結構，液壓泵和液壓馬達以及控制系統和伺服閥等組合在一起，此方案集成度高，空間占用小。
    系統仿真驗證
    PID控制技術在工業控制過程中使用非常普遍，一方面是由于PID控制器比較固定;另一方面是因為PID控制器連接方式比較簡單。因此PID控制器的應用依然非常廣泛。
    本方案中的泵閥馬達系統為閉環控制系統，采用機械調節的方式調節液壓缸的流量，通過霍爾傳感器檢測液壓馬達轉速參數，并將實時參數傳給微控制器，將控制器的預先設定參數與檢測結果進行比較，控制器輸出控制電流，調整馬達轉速使其達到目標值。
    對變量泵，伺服閥，滑閥，液壓缸，液壓馬達建模并用Simulink工具箱進行仿真。
    通過仿真結果可以知道在恒定轉速輸入情況下馬達的轉速比較穩定，能較好的保證發電機轉速，但是響應時間還不夠理想，在控制方式上應該選用PID控制以取得更好的效果。
    用AMESim軟件進行泵的恒流量控制仿真，在兩種不同轉速輸入情況下泵的流量和斜盤傾角變化如下，說明斜盤傾角能較好的適應輸入轉速的變化，同時泵的流量能基本保持恒定。

    本文針對通訊車在作業情況下汽車發動機轉速處于時變狀態下，從而導致泵輸入轉速和力矩負載時變這一特點，對汽車行車取力發電用調速器進行了設計，選用柱塞泵--液壓馬達系統作為發動機和發電機組之間的調速裝置，采用變量泵+液壓閥+定量馬達+反饋控制系統進行發電機輸入轉速的調節并建立了全液壓傳動泵閥馬達一體化式結構的數學模型。本方案仿真結果表明：
    （1）在負載突變的情況下，調速器能迅速調整馬達輸出轉速，從而保證發動機的輸入轉速依然能滿足發電機發電要求，具有良好的調節效果；
    （2）在發動機轉速變化的情況下變量泵能及時調節斜盤傾角以適應回路流量的變化。