基于模型预测控制的四驱混合动力汽车能量管理策略研究

发布时间：2023-02-03 10:32

　　控制策略是混合动力汽车领域的关键技术之一,因其对整车燃油经济性、动力性及排放性能所产生的重要影响而成为近年来的研究热点,尤其是以燃油经济性为目标的控制策略是混合动力汽车控制策略的发展方向。本文以燃油经济性为着眼点,以四驱混合动力汽车为研究对象,重点研究了模型预测控制在混合动力汽车上的应用。本文在建立了关键部件模型和整车纵向动力学模型的基础上搭建了四驱混合动力汽车的前向仿真模型框架;制定了逻辑门限值控制策略以验证仿真模型的有效性;针对四驱混合动力系统的独特结构构建了基于动态规划算法的全局优化策略,在保证发动机高效工作的基础上求解全局最优值。这两种控制策略的结果为后续模型预测控制策略的制定提供了理论依据和性能基准。基于模型预测控制基本原理,将动态规划算法与滚动优化相结合,设计了面向燃油经济性的模型预测控制策略,重点研究了优化求解过程中的关键问题;参照仿真结果对策略进行了改进,通过在目标函数中引入惩罚函数限制电池荷电状态下降速度;研究了模型预测控制策略在不同预测时域下的油耗表现,以验证滚动优化方法的有效性。在此基础上分析了三种不同预测模型的车速及加速度预测效果,通过对比预测结果的均方根误差选... 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 混合动力汽车国内外发展现状
        1.2.1 国外混合动力汽车发展现状
        1.2.2 国内混合动力汽车发展现状
    1.3 混合动力汽车控制策略的研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第二章 混合动力汽车系统分析及整车模型建立
    2.1 混合动力汽车动力系统概述
    2.2 四驱混合动力汽车整车结构分析
    2.3 四驱混合动力汽车整车建模
        2.3.1 关键部件模型
        2.3.2 纵向动力学模型
        2.3.3 整车仿真模型
    2.4 仿真模型验证
        2.4.1 控制策略制定
        2.4.2 仿真结果分析
    2.5 本章小结
第三章 基于动态规划算法的全局优化策略
    3.1 动态规划算法原理
    3.2 四驱混合动力系统动态规划模型
    3.3 仿真结果分析
    3.4 本章小结
第四章 模型预测控制能量管理策略的制定及有效性验证
    4.1 模型预测控制概念
    4.2 基于MPC的能量分配策略制定
    4.3 预测控制优化问题的求解
        4.3.1 动态规划算法在模型预测控制中的应用
        4.3.2 SOC可达范围的确定
        4.3.3 控制量范围的确定
        4.3.4 仿真结果分析
    4.4 模型预测控制策略的改进
        4.4.1 目标函数的改进
        4.4.2 目标函数改进后的仿真结果
        4.4.3 滚动优化方法有效性验证
    4.5 本章小结
第五章 随机模型预测控制能量管理策略的制定和优化
    5.1 汽车运行状态的预测
        5.1.1 指数函数模型
        5.1.2 马尔科夫模型
        5.1.3 不同预测方法的对比
    5.2 基于SMPC的能量分配策略制定
    5.3 SMPC策略的优化及仿真分析
        5.3.1 SMPC策略的优化
        5.3.2 SMPC策略优化前后燃油经济性对比
        5.3.3 不同策略仿真结果对比
    5.4 本章小结
第六章 结论
    6.1 总结
    6.2 创新
    6.3 不足与展望
参考文献
硕士期间发表的学术论文及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效油耗最小的四驱混合动力汽车能量管理[J]. 司远,钱立军,邱利宏,李浩.  中国机械工程. 2017(09)
[2]插电式混合动力汽车能量管理策略研究现状和发展趋势[J]. 苏岭,曾育平,秦大同.  重庆大学学报. 2017(02)
[3]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞.  科技导报. 2016(06)
[4]插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略及其优化[J]. 钱立军,邱利宏,辛付龙,陈朋,王金波.  农业工程学报. 2015(13)
[5]基于模糊PID扭矩识别的混合动力汽车优化控制[J]. 钱立军,邱利宏,陈朋.  中国机械工程. 2015(13)
[6]基于马尔可夫链的混合动力汽车模型预测控制[J]. 孟凡博,黄开胜,曾祥瑞,张尧.  中国机械工程. 2014(19)
[7]插电式四驱混合动力汽车能量管理与转矩协调控制策略[J]. 钱立军,邱利宏,辛付龙,胡伟龙.  农业工程学报. 2014(19)
[8]长安:混合动力技术的领先与突破[J].   时代汽车. 2014(10)
[9]一汽:力争领跑新能源[J].   时代汽车. 2014(10)
[10]一汽新能源汽车战略规划[J]. 田洪福.  汽车零部件. 2014(04)

博士论文
[1]串联混合动力汽车建模与能源管理系统控制策略研究[D]. 刘乐.吉林大学 2011
[2]混合动力汽车控制系统与能量管理策略研究[D]. 李卫民.上海交通大学 2008
[3]混合动力汽车控制策略与动力电池系统的研究[D]. 李国洪.天津大学 2005

硕士论文
[1]基于动态规划的并联混合动力客车能量管理策略研究[D]. 勾华栋.吉林大学 2015
[2]基于改进卡尔曼滤波算法的SOC估计方法研究[D]. 张冬梅.西南交通大学 2015
[3]插电式混合动力汽车能量管理研究[D]. 吕志梁.浙江大学 2014
[4]双驱电动汽车动力传动系统参数匹配与仿真研究[D]. 陈宗波.重庆大学 2013
[5]基于预测控制的并联式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 樊娟娟.山东大学 2012



本文编号：3734515