效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

采用键合图理论的HEV双行星排动力耦合机构功率流分析

针对双行星排式混合动力汽车由于动力耦合机构内部出现循环功率而导致的系统功率损失和传递效率下降现象,基于键合图理论,对双行星排式动力耦合机构进行优化设计。从双行星排式动力耦合机构功率传递路径和分配比重角度,分析系统循环功率流的产生机理,建立动力耦合机构不同驱动模式下的动力学模型。在此基础上,研究了各驱动模式下行星排特征参数对系统内部功率流的影响规律,确定了避免产生系统循环功率的一般条件,为双行星排式混合动力汽车动力耦合机构的优化设计提供了理论依据和参考。     

双行星排式混合动力耦合机构效率特性分析

以某款双行星排式混合动力耦合机构为研究对象,结合其结构特点及不同工况运行下的工作模式,运用图论理论中的基本回路法进行双行星排式动力耦合机构的运动学分析,实现双行星排式混合动力耦合机构动力部件在不同工作模式下的运动学求解。采用Romax软件进行双行星排式混合动力耦合机构建模,代入不同工作模式下双行星排式混合动力耦合机构部件的运动学关系,对混合动力耦合机构不同工作模式下的功率流传递路径进行效率特性仿真计算,求解结果对制定双行星排式混合动力汽车的最优控制策略以及匹配整车关键部件的参数具有重要意义。     

小型航空活塞发动机混合动力系统仿真与控制策略研究

设计了一个适用于小型航空活塞发动机的混合动力系统,并通过实验建模法利用Simulink软件建立了混合动力系统逆向仿真模型。分析了发动机万有特性曲线,以发动机最佳油耗率曲线为依据,设计了基于规则的逻辑门限值控制策略,另外通过分析发动机和U4110电机的推力输出效率,在逻辑门限值控制策略中加入了模糊控制器。最后在给定工况下进行了仿真。仿真结果表明:逻辑门限值控制策略下该混合动力系统耗油量降低了19.1%,加入模糊控制器后使混合动力系统油耗率降低24%。     

基于峰值电源并联混合动力汽车动力系统设计

对并联式混合动力汽车动力系统总体方案进行研究分析,完成对并联式混合动力汽车电驱动系关键指标的设计,确定各部分的结构形式和参数,并对参数进行设计.利用Advisor仿真软件建立混合动力汽车动力系统的仿真模型,采用峰值电源荷电状态最大控制策略,在城市道路循环(UDDS)工况下,对混合动力汽车动力性、燃油经济性及主要零部件的工作性能进行仿真分析.结果显示所设计混合动力汽车比传统汽车在燃油经济性、动力性方面有较大提升污染物排放量有所降低.     

基于神经网络识别的SOFC-GT混合系统高度特性研究

在航空方面,对以甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)-燃气轮机(gas turbine,GT)混合动力系统展开了相应的研究。考虑到SOFC-GT混合动力系统复杂的仿真模型,难以满足飞行器飞行过程中对混合动力系统实时控制的需要,本文提出了改进的量子粒子群算法(improved quantum behavior particle swarm optimization,IQPSO)径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络模型来描述SOFC-GT混合动力系统在不同高度下燃油流量与效率之间的非线性特性。同时考虑到数据来源不足,本文首先建立了以甲烷为燃料的直接内部重整SOFC-GT混合动力系统的数学仿真模型,并且考虑了GT效率变化对混合动力系统效率的影响,然后基于该模型获取了IQPSO-RBF神经网络模型的训练和预测数据。结果表明:不考虑GT效率变化使得SOFC-GT混合系统效率计算结果偏高;相对于QPSO-RBF神经网络模型和PSO-RBF神经网络模型,IQPSO-RBF模型能更好地预测在不同高度下SOFC-GT系统效率在不同燃油流量下的变化规律。     

双行星排式动力耦合机构动态特性分析

以某款混合动力汽车动力耦合机构为例,综合应用UG、ADAMS及ANSYS建立双行星排式动力耦合机构刚柔耦合动力学模型;对建立的系统动力学模型进行典型工况下的仿真分析,通过分析前后排行星轮系轮齿啮合力、轴系角加速度的时域和频域响应曲线,得到该动力耦合机构在稳态(如纯电动、巡航)和非稳态(如发动机起动)工况下的动态特性。仿真结果表明:该动力耦合机构稳态工况下动态特性峰值频率主要为低频段的旋转频率和两行星排的啮合频率及其倍频;非稳态工况初期存在瞬时冲击激励,但前排行星轮系动态特性的变化对后排行星轮系影响较小。     

模糊逻辑的增程式燃料电池SUV能量管理策略研究

以增程式燃料电池混合动力SUV为研究对象,以优化电池充放电状态、燃料电池工作效率以及增加整车续驶里程为目标,开展基于模糊逻辑的能量管理策略优化研究。基于Simulink/AMESim联合仿真平台搭建了整车及能量管理系统模型,进行了一种前向能量流仿真计算,验证了策略动力性,同时对比分析了恒温器控制策略及基于模糊逻辑的恒温器控制策略在各工况下的充放电状态、燃料电池工作效率及续驶里程。结果表明:在满足动力性指标的前提下,基于模糊逻辑的恒温器控制策略能有效改善电池充放电状态,优化燃料电池工作效率,增加整车续驶里程。在NEDC、WLTC及CLTC-P标准循环工况下,燃料电池工作效率平均提升15.6%,续驶里程分别提升4.99%、5.08%、4.72%。     

基于动态规划的混联式混合动力客车能量管理控制策略研究

能量管理策略是混合动力车辆的核心技术之一,其优劣直接影响到燃油经济性。提出一种基于动态规划的能量管理控制策略优化设计方法。以燃油经济性为目标函数,以电池荷电状态、离合器状态及发动机转速为状态量,以发动机油门开度、离合器命令及发动机转速变化命令为控制量,建立最优控制的数学模型。求解最优控制模型并提取控制规律,设计改进的基于动态规划规则的能量管理控制策略。以中国典型城市公交工况为输入的目标循环工况,测试并验证了所开发的能量管理控制策略的正确性及实用性。应用该能量管理控制策略到实际车辆,并进行转鼓测试,测试结果表明:该控制策略相比基于规则的方法燃油经济性提升32%。     

结合遗传算法的四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略

以四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,提高其制动能量回收效率为目标,确定其动力系统参数,建立四轮毂电机制动能量回收发电模型,并利用遗传算法求解多约束函数,根据遗传算法求解的发电效率模型结果以及轮毂电机制动能量回收影响因素制定能量回收控制策略;基于AVL cruise与Matlab/Simulink搭建制动能量回收控制策略联合仿真模型并区分不同的制动强度,分别在NEDC与CLTCP工况下对制动能量回收控制策略进行仿真分析。结果表明:在NEDC工况下,基于遗传算法的制动能量回收控制策略比AVL cruise的前后电机转矩平均分配控制策略多节约能量28 kJ;在CLTCP工况下,制动能量回收控制策略比AVL cruise控制多节省了3.15%的SOC。     

关于脉冲消费控制策略的最优随机问题研究

讨论了一类随机控制问题,其脉冲消费控制策略受控于一混合过程——几何布朗运动和泊松过程.在基于获得效用函数期望值的最大值这一目标下,利用变分不等式和随机积分理论,获得了最优消费控制策略及最优值函数所满足的定理,并进一步针对具体的参数,给出了其数值计算结果.     

插电式混合动力汽车排放与能耗综合评价体系的构建

插电式混合动力系统由电力驱动系统和发动机驱动系统两部分组成,因此其排放和能耗评价相对于传统汽车更加的复杂。基于国家标准,从排放及能耗试验中选取5个重要的评价指标,然后针对各方面性能指标设计评分方法,建立混合动力汽车排放与能耗的综合评价体系。基于该体系对16辆不同品牌混合动力汽车进行评价,得出最后评价结果,为后续实现混合动力汽车全面、系统、科学的评价提供参考。     

基于电控液压制动的汽车稳定性多目标协同控制

为改善高速转弯工况时的汽车稳定性,研究了基于电控液压制动系统的汽车稳定性多目标协同控制方法。考虑汽车纵向、侧向、横摆、侧倾运动,建立4自由度非线性汽车动力学模型;用AMESim软件建立汽车电控液压制动系统模型,研制台架验证模型的正确性。以电控液压制动系统为执行机构,应用差动制动原理分配制动力矩;以横摆角速度和横向载荷转移率为控制目标,分别设计了单目标的汽车横向稳定性和侧倾稳定性控制策略,以及多目标协同的汽车稳定性LQR控制策略。选取J-Turn及Worst-Case典型工况进行数值仿真,对比分析了多目标协同控制策略对不同行驶工况的适用性。结果表明:基于电控液压制动系统的多目标汽车稳定性协同控制策略能明显提高汽车的抗横摆能力,有效防止汽车侧翻。     

基于IGWO的燃料电池汽车模糊控制能量管理策略

基于模糊逻辑控制进行燃料电池混合动力汽车(FCHEV)能量管理策略设计。根据燃料电池/锂电池混合储能系统特性,设计模糊控制规则。考虑将燃料电池工作效率和电流添加为模糊控制器输入量,对模糊规则进行改进。针对FCHEV模糊控制能量管理策略存在的局限性,以氢耗量最优为目标,结合灰狼优化(GWO)和改进的灰狼优化算法(IGWO)进一步对模糊逻辑参数进行优化。在满足功率需求的前提下,实现燃料电池和锂电池间功率的合理分配,并将SOC维持在一定区间。仿真结果表明:新提出的基于IGWO的模糊逻辑能量管理策略相较其他几种能量管理策略显著降低了FCHEV的等效氢耗量。在不同驾驶工况下,燃料电池均可工作在高效区间,延长燃料电池的使用寿命。     

履带式电动拖拉机驱动系统控制策略的研究

为提高履带式电动拖拉机工作效率,设计了一套整机驱动系统控制策略。其中,在正常工作模式下设计建立了模糊自调整PID控制策略,在失效模式下设计了跛行行车的控制策略。运用Matlab/Simulink对整机驱动系统各个模式的控制策略进行仿真研究。仿真结果表明:在运输模式下,拖拉机能够实现目标速度的跟踪,在犁耕工作模式下,拖拉机的速度脉动在可接受的范围内,且转矩补偿能够实现驱动阻力变化的跟踪;在跛行行车控制策略下,进入跛行行车模式之后,整机以固定速度运行,并且SOC下降速度明显变缓。     

基于遗传算法的纯电动汽车动力传动系统优化

以某一型号的单挡纯电动汽车作为研究对象,在基于动力系统参数分析的基础上,对整车合理匹配两挡AMT变速器,并基于ADVISOR仿真平台建立整车仿真模型。应用遗传算法工具箱与ADVISOR非图形化界面联合优化以实现自动优化动力系统参数的目的,获得动力性和经济性最优匹配结果。仿真结果表明:该优化方法能有效地提高纯电动汽车的性能。     

PHEV动力系统参数匹配及Cruise性能仿真研究

插电式混合动力电动汽车(PHEV)的驱动系统通常由2个或以上的总成组成,结构较传统汽车动力系统更为复杂,其动力系统参数匹配也是插电式混合动力电动汽车设计的难点之一。基于车辆动力学原理,对总功率、发动机功率、电动机与电池等组件功率进行了计算研究,并利用AVL CRUISE动力性与经济性仿真软件,结合项目实例进行了前向仿真,计算与仿真模拟结果验证了该参数匹配方案的可行性。     

考虑能耗的多AGV系统路径冲突解决策略

针对多自动导航小车AGV系统路径规划中解决冲突时的部分耗电过快、能耗不平衡问题，课题组提出了一种基于能耗测算的AGV路径冲突解决策略优选方法。首先，对多AGV系统中各AGV的路径基于时间窗进行判定，在此基础上，建立了受负载和时间控制的能耗计算方法，并以系统能耗最低为目标构建AGV冲突消解模型；该模型在考虑AGV自身电量约束下预测各种消解措施下应对的能耗，最终优选出系统能耗最低的冲突解决策略；通过算例与传统冲突消解方式进行对比。研究结果表明：该解决策略可兼顾路径和系统能耗最优，完成任务的能耗较为均衡。该方法可以减少系统内的AGV的充电次数，提高多AGV系统的工作效率。     

基于时域分析的汇流行星排内齿圈振动仿真与试验研究

针对汇流行星排在履带车辆综合传动装置工作中产生的振动问题,基于动力学传动理论综合考虑时变啮合刚度、扭转刚度、啮合阻尼等因素的影响,建立了汇流行星排齿轮系统直齿轮行星传动的平移-扭转模型,仿真计算分析内齿圈振动位移量与输入转速之间的对应关系。设计并搭建汇流排振动试验台进行200～1 500 r/min转速工况试验,分析了不同转速工况下内齿圈的时域特征与转速的变化规律。研究结果表明:转速越大,汇流行星排的内齿圈振动量越大,转速在200～1 000 r/min时X向与Y向振动变化不明显;在1 000～1 500 r/min时X向与Y向振动更加强烈,模型仿真结果与试验数据变化趋势一致,验证了所建模型的准确性。     

驾驶员起步意图识别的P2.5插混单离合起步控制策略

为解决起步过程中车辆状态无法有效跟随驾驶员起步需求的问题,提出考虑驾驶员起步意图识别的起步控制策略。基于搭载双离合变速器(DCT)的P2.5插电式混合动力系统,分析系统结构及DCT单离合器起步过程,根据加速踏板开度及其变化率识别驾驶员操作得到驾驶员起步意图,将起步意图结合离合器状态参数推导离合器结合油压,控制离合器传递扭矩。结果表明:不同驾驶员起步操作下,车辆能有效识别驾驶员的起步意图,冲击度与滑磨功均满足相关性能指标。