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串联式液压混合动力汽车能量管理控制研究

发布时间:2018-01-05 00:12

  本文关键词:串联式液压混合动力汽车能量管理控制研究 出处:《吉林大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:随着环境负载和能源问题的日益严重,人们越来越注意到节能减排的重要性和迫切性。随着生产发展和人们生活的改善,城市和农村的汽车拥有量急剧上升,这给本来由工业污染带来的压力更是雪上加霜。因此,发展和更新节能减排技术成为当前各大研究机构和公司的研究热点之一。本文以串联式液压混合动力汽车作为研究对象,主要围绕串联式液压混合动力汽车系统的建模、参数匹配和优化、能量管理控制等方面进行研究,为串联式液压混合动力汽车设计了恒温器控制、恒温器和功率跟随控制、添加控制因子的恒温器控制、模糊逻辑控制、模糊逻辑和恒温器结合的控制等五种控制器,并通过仿真实验,主要从燃油经济性和发动机工作状态等方面,对比分析了五种控制器下的串联式液压混合动力汽车的性能。本文的主要工作内容如下:(1)建立系统的仿真模型。建立了串联式液压混合动力汽车纵向动力学模型和主要元器件的数学模型,具体包括发动机、离合器、减速器、液压泵/马达、液压蓄能器、液压安全阀等元器件;并运用理论建模和实验建模相结合的方法,分别在Matlab/Simulink和AMESim环境下建立了串联式液压混合动力汽车的整车模型。其中,Matlab/Simulink模型主要用来求解泵/马达排量的优化问题,AMESim环境下的整车模型在添加控制器后,用于各种控制器下串联式液压混合动力汽车性能的仿真实验。(2)参数匹配和参数优化。根据设计要求,利用串联式液压混合动力的参数匹配理论和经验公式,初步确定出串联式液压混合动力汽车的主要元件的参数。以整车的燃油经济性(即发动机的燃油消耗)为优化目标,利用粒子群优化算法,对发动机负载泵、二次元件泵/马达的排量等参数进行了参数优化。(3)控制器设计。按照分层递阶的控制结构,设计了串联式液压混合动力汽车的控制器。上层控制器为能量管理控制器,底层控制器的设计包括发动机转速控制器、发动机负载泵的转矩控制器、二次元件泵/马达的转速控制器。底层控制器采用修正的PI控制器或修正的P控制器,通过修正来改善控制器输出的响应和减小控制误差。(4)能量管理控制研究。根据串联式液压混合动力汽车的特性,即能量密度小、功率密度大,本文设计了恒温器型能量管理控制和模糊逻辑能量管理控制等两种控制器,针对能量密度小而造成的发动机转速调节的幅度和频率过大问题,经研究和改进,得到了恒温器和功率跟随结合的能量管理控制器、添加控制因子的恒温器型能量管理控制器、模糊逻辑和恒温器型结合的能量管理控制器等改进型控制器。(5)仿真实验和分析。本文针对在AMESim环境下的串联式液压混合动力汽车的控制仿真模型,分别采用恒温器控制、恒温器和功率跟随控制、添加控制因子的恒温器控制、模糊逻辑控制、模糊逻辑和恒温器结合的控制等五种能量管理控制策略作串联式液压混合动力汽车的控制器,在高速循环工况和城市循环工况下进行对比仿真实验,并与传统型汽车进行燃油消耗的比较,结果表明,这五种控制器都能够提高串联式液压混合动力汽车的燃油经济性,对于能量密度小而造成的发动机转速调节的幅度和频率过大问题,改进型的控制器会相应得到改善;其中的模糊逻辑-恒温器型能量管理控制器能够同时在改善燃油经济性和发动机的工作状态两方面都达到较理想的控制效果。
[Abstract]:With the environmental load and energy issues are becoming more and more serious, people pay more and more attention to the importance of energy-saving emission reduction and urgency. With the development of production and the improvement of people's lives, city and rural car ownership increased sharply, this already the pressure brought by industrial pollution is one disaster after another. Therefore, the development and updating of energy-saving emission reduction technology has become one of the research hotspot of the research institutions and companies. This series of hydraulic hybrid vehicle as the research object, mainly focus on the modeling of series hydraulic hybrid system, parameter matching and optimization of energy management and control, design of thermostat control series hydraulic hybrid vehicle, thermostat and power add the following control, thermostat control factor control, fuzzy logic control, five control combines fuzzy logic and thermostat control etc. And, through the simulation experiment, mainly from the fuel economy and engine work status, comparative analysis of the performance of five kinds of controller series hydraulic hybrid vehicle. The main contents of this paper are as follows: (1) establishing the simulation model of the system. Established a mathematical model of series hydraulic hybrid vehicle longitudinal dynamics model and main components, including engine, clutch, reducer, hydraulic pump / motor, hydraulic accumulator, hydraulic safety valve and other components; and using the method of theoretical modeling and experimental modeling combined, a vehicle model series hydraulic hybrid vehicle are established respectively in Matlab/Simulink and AMESim. Among them, the Matlab/Simulink model is mainly used to solve the optimization problem of pump / motor displacement, under the environment of AMESim vehicle model in the controller is added after the series solution for various controller under The simulation experiment of pressure HEV performance. (2) the parameter matching and parameter optimization. According to the design requirements, matching theory and empirical formula with parameter of series hybrid hydraulic, to determine the initial parameters of the main components of series hydraulic hybrid vehicle. The vehicle's fuel economy (i.e. engine fuel consumption) as the optimization goal, using particle swarm optimization algorithm, the engine load pump, two element pump / motor displacement and other parameters were optimized. (3) the design of controller. According to the hierarchical control structure, the controller design of series hydraulic hybrid vehicle. The upper controller for energy management controller, design the controller the engine speed controller, engine load torque controller of pump, motor speed controller of the two elements. The bottom pump / controller adopts PI controller modification or repair The P controller is, by modifying the controller output to improve the response and reduce control error. (4) research on energy management control. According to the characteristics of series hydraulic hybrid vehicles, energy density, high power density, this paper designs the thermostat type energy management control and fuzzy control logic and other two kinds of energy management controller. The amplitude and frequency for low energy density caused by the engine speed regulation is too large, the research and improvement of the energy management controller, thermostat and power follow with the addition of a thermostat type energy management controller control factor, fuzzy logic and thermostat type energy management controller improved controller (5). The simulation and analysis of control. According to the simulation model under the environment of AMESim series hydraulic hybrid vehicle, respectively with the thermostat control, thermostat and Power control, add thermostat control factor control, fuzzy logic control, fuzzy logic control and thermostat five energy management control strategy for series hydraulic hybrid vehicle controller, simulation experiment in high speed cycle and city cycle conditions, and compared with the traditional type of automobile fuel consumption the results show that the five controllers can improve the fuel economy of series hydraulic hybrid vehicle, amplitude and frequency for low energy density caused by the engine speed regulation is too large problem, the improved controller will be improved; fuzzy logic - the thermostat type energy management controller can also improve in two fuel economy and the operating condition of the engine to control ideal effect.

【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.7

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本文编号:1380714

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