基于混合逻辑动态的PHEV模型预测控制

发布时间：2017-10-29 10:22

  本文关键词：基于混合逻辑动态的PHEV模型预测控制

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【摘要】：传统化石燃料目前面临着污染和行将枯竭两大严重问题,在此背景下,新能源汽车应运而生。混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle)凭借其在当前可实现批量化生产等优势,成为了新能源汽车发展的重点之一。可以将插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)看做是处于传统混合动力汽车和纯电动汽车(EV)之间的新型HEV,其成为了当今汽车制造企业研发的重点。本文针对PHEV这一集合连续状态、离散事件和操作约束的混杂系统,提出了一种基于混合逻辑动态模型预测的控制策略,进行了该策略下PHEV的动力性仿真分析,并验证了该策略相对于原有控制策略在燃油经济性上的优势。本文的研究内容主要由以下三部分组成：1.根据整车性能参数要求对动力传动系统包括发动机、电机、动力电池、转矩耦合器、变速器和主减速器等进行参数设计,从ADVISOR数据中选择最合适动力部件并进行建模；选取ADVISOR中某一典型工况做PHEV的动力性和经济性仿真,验证了其满足动力性要求并与传统混合动力公交车进行对比,验证了其节油潜力。2.通过最小二乘法把单位时间燃油消耗量和电池SOC变化率非线性模型转化为转速取一固定值,和转矩线性相关的分段线性模型；利用命题逻辑的相关知识和公式,把命题逻辑向混合整数线性不等式转化,建立了包括状态转移函数、目标函数和约束不等式组在内的PHEV的MLD模型。3.求解获得关于各时刻工作模式选择和电机转矩大小的最优解序列,以其作为控制序列搭建ADVISOR仿真实验平台中的控制策略模块,进行仿真。实验结果验证了本文所提出的基于MLD模型预测的控制策略可有效提高HEV的燃油经济性,达到节能减排的目的。
【关键词】：插电式混合动力汽车 预测控制 混合逻辑动态模型 控制策略
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 选题背景与意义8-9
• 1.2 插电式混合动力汽车及其控制策略国内外研究现状9-11
• 1.2.1 插电式混合动力汽车国内外研究现状9-10
• 1.2.2 插电式混合动力汽车控制策略研究现状10-11
• 1.3 插电式混合动力汽车分类11-13
• 1.4 PHEV性能优势与关键技术问题13-15
• 1.5 本文研究的主要内容15-16
• 2 PHEV传动系统参数设计16-27
• 2.1 PHEV整车性能参数16-17
• 2.2 PHEV动力传动系统各部件参数设计17-23
• 2.2.1 PHEV动力系统各部件参数设计17-22
• 2.2.2 PHEV传动系统参数设计22-23
• 2.3 整车性能仿真与验证23-26
• 2.3.1 仿真软件ADVISOR23
• 2.3.2 PHEV续驶里程和动力性仿真23-26
• 2.3.3 PHEV经济性仿真与对比26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 PHEV动力传动系统混合逻辑动态模型27-41
• 3.1 MLD简介27-28
• 3.2 PHEV动力传动系统数学模型28-32
• 3.2.1 车轮的数学模型28-29
• 3.2.2 变速箱和主减速器的数学模型29
• 3.2.3 转矩耦合器的数学模型29
• 3.2.4 发动机的单位时间燃油消耗表达公式29-30
• 3.2.5 电机等效单位时间燃油消耗表达公式30-31
• 3.2.6 电池SOC变化率表达公式31-32
• 3.3 单位时间燃油消耗量与荷电变化率的线性化模型32-36
• 3.3.1 发动机单位时间燃油消耗量线性化33-34
• 3.3.2 动力电池荷电状态变化率线性化34-36
• 3.4 PHEV混合逻辑动态模型36-40
• 3.4.1 系统输出变量、状态变量表达式36-39
• 3.4.2 混合整数线性不等式的转化39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 PHEV模型预测控制41-46
• 4.1 PHEV能量管理策略研究现状41-42
• 4.1.1 基于规则的能量控制策略41-42
• 4.1.2 瞬时优化能量控制策略42
• 4.1.3 全局优化能量控制策略42
• 4.1.4 基于优化算法的自适应能量控制策略42
• 4.2 模型预测控制42-43
• 4.3 基于混合逻辑动态的PHEV模型预测控制43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 仿真结果与分析46-49
• 5.1 仿真实验46-47
• 5.2 仿真结果分析47-49
• 6 总结与展望49-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况54-55
• 致谢55-56

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