电动汽车空调多温区控制系统设计

发布时间：2017-09-09 20:08

  本文关键词：电动汽车空调多温区控制系统设计

  更多相关文章： 电动汽车空调 设备选型 线性二次型 H_∞鲁棒控制 降阶 控制器

【摘要】：随着人们的生活水平的提高以及机械工业自动化程度的日益加深。能源与环境问题变得日益突出。电动汽车由于其自身的低污染、低噪声以及节约化石燃料的特点,深受世界各国的重视。电动汽车空调作为影响汽车舒适性和安全性能的主要部件之一,它主要是对电动汽车车厢内的空气质量进行调节。由此针对电动汽车空调制冷系统以及车厢热环境的控制系统的设计是必不可少的。本文根据电动汽车空调设计流程,对电动汽车空调的控制系统进行设计,主要内容如下：1)对电动汽车系统的设计原则以及设备选型进行了简要介绍。对电动汽车空调所用的传感器、压缩机、换热器的关键零部件进行设备选型,以求达到电动汽车空调系统可靠性的要求。2)充分研究电动汽车车厢热环境,对车厢分区建立以温度、湿度以及舒适度为指标的数学模型,同时对热泵型制冷循环系统建立其相应的数学模型,并根据上述建立的非线性模型,在其稳态工作点简化为便于控制的状态空间模型。3)对所建立的制冷空调模型以及车厢热环境模型分别采用线性二次型以及H∞鲁棒控制原理设计其全阶控制器。由于被控系统阶数较大,不利于控制器设计,故而对电动汽车空调系统进行降阶处理,并设计降阶控制器。通过仿真,证明全阶控制器和降阶控制器的有效性。4)选择飞思卡尔MC9S12XEP100微处理器作为电动汽车空调控制器电子控制单元的主控芯片。对包括数据采集电路、执行机构控制电路、键盘扫描电路、液晶显示电路以及总线通讯电路进行设计。同时采用模块化的思想对电动汽车空调软件系统进行设计。
【关键词】：电动汽车空调 设备选型 线性二次型 H_∞鲁棒控制 降阶 控制器
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U463.851
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题研究意义13-14
• 1.2 课题的国内外研究现状14-15
• 1.3 课题的研究目标、研究内容以及需要解决的关键问题15-16
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究内容15-16
• 1.3.3 本文所需要解决的关键问题16
• 1.4 课题所采用的研究方法、技术路线和可行性研究16-18
• 1.4.1 采用的研究方法16
• 1.4.2 技术路线16
• 1.4.3 可行性分析16-18
• 1.5 论文的主要内容18-19
• 第二章 电动汽车空调设计原则及设备选型19-26
• 2.1、适用条件与总体目标19
• 2.1.1 使用条件19
• 2.1.2 总体目标19
• 2.2 电动汽车空调控制系统的技术要求19-20
• 2.3 驱动形式以及设备选型20-22
• 2.3.1 驱动形式20-22
• 2.4 制冷系统设备选型22-25
• 2.4.1 压缩机选型22-23
• 2.4.2 换热器选型23
• 2.4.3 膨胀阀选型23-24
• 2.4.4 制冷剂选型24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 电动汽车空调建模26-47
• 3.1 车厢多温区热湿负荷模型建立26-37
• 3.1.1 送风区热湿模型的建立27-29
• 3.1.2 乘客乘坐区热湿模型的建立29-34
• 3.1.3 基于乘客舒适度PMV模型车厢热环境模型建立34-36
• 3.1.4 回风区热湿负荷模型的建立36-37
• 3.2 电动汽车空调制冷系统数学模型的建立37-41
• 3.2.1 电动压缩机模型37-38
• 3.2.2 换热器模型38-41
• 3.2.3 膨胀阀数学模型41
• 3.3 电动汽车车厢温湿度以及空调系统状态方程模型的建立41-46
• 3.3.1 电动汽车空调车厢状态方程模型建立41-43
• 3.3.2 电动汽车空调制冷系统状态方程的建立43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 基于车厢热环境模型降阶以及鲁棒控制策略研究47-58
• 4.1 汽车空调控制策略概述47-49
• 4.1.1 传统控制方式47
• 4.1.2 基于控制理论的控制方式47-48
• 4.1.3 智能控制算法48
• 4.1.4 多种控制方式混合控制48-49
• 4.2 电动汽车空调系统二次型最优调节器的设计49-51
• 4.3 电动汽车空调系统状态反馈H_∞鲁棒控制器设计51-53
• 4.3.1 H_∞鲁棒控制理论51-52
• 4.3.2 状态反馈H_∞鲁棒控制器设计52-53
• 4.4 车厢热环境模型降阶53-56
• 4.4.1 均衡截项53-54
• 4.4.2 均衡残化54-55
• 4.4.3 最优HANKEL范数近似55-56
• 4.5 电动汽车空调系统降阶模型56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 电动汽车空调控制仿真对比58-68
• 5.1 电动汽车空调制冷系统仿真58-60
• 5.1.1 电动汽车控制制冷系统线性二次型最优控制器设计及仿真58
• 5.1.2 电动汽车控制制冷系统状态反馈H_∞鲁棒控制器设计58-60
• 5.2 电动汽车空调车厢控制器设计60-67
• 5.2.1 采用线性二次型最优控制设计方法61-62
• 5.2.2 状态反馈H_∞鲁棒控制器设计62-65
• 5.2.3 电动汽车空调降阶模型鲁棒控制器设计65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 电动汽车空调控制系统硬件设计68-77
• 6.1 系统总体结构68
• 6.2 主控模块68-70
• 6.2.1 主控芯片选型70
• 6.3 数据采集模块70-71
• 6.3.1 温度数据采集70-71
• 6.3.2 湿度采集模块71
• 6.3.3 光照强度采集模块71
• 6.4 执行机构控制模块71-73
• 6.4.1 压缩机驱动控制模块71-72
• 6.4.2 风门位置控制模块72-73
• 6.5 其他模块73-76
• 6.5.1 键盘模块73-74
• 6.5.2 显示模块74-75
• 6.5.3 电压转换模块75-76
• 6.6 CAN总线通讯模块76
• 6.7 本章小结76-77
• 第七章 电动汽车空调控制系统软件设计77-85
• 7.1 软件设计实现功能77-78
• 7.2 故障监测78-79
• 7.3 软件功能的实现79-84
• 7.3.1 主程序79-80
• 7.3.2 数据采集80-81
• 7.3.3 按键扫描81-82
• 7.3.4 液晶显示82-83
• 7.3.5 电动压缩机控制模块83
• 7.3.6 CAN总线通讯模块83-84
• 7.4 本章小结84-85
• 结论与展望85-87
• 全文总结85
• 研究展望85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-95
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫清泉;;涡旋压缩机发展概述和选型对比分析[J];农业装备与车辆工程;2015年02期

2 王丽萍;;从节能环保角度论改进汽车空调制冷剂的意义[J];化工管理;2014年18期

3 唐景春;左承基;;电动汽车空调热泵型涡旋压缩机结构分析[J];制冷学报;2014年02期

4 叶奇f ;刘杰;陈江平;;蒸发器与热力膨胀阀回路稳定性研究[J];制冷技术;2013年04期

5 王怡洁;;欧盟汽车空调制冷剂之争[J];汽车与配件;2014年09期

6 袁森;柳飞;;汽车空调模糊控制系统设计研究[J];贵州大学学报(自然科学版);2014年01期

7 范凤敏;;我国汽车空调业发展面临诸多挑战——访上海交通大学汽车工程研究院汽车空调技术研究所所长陈江平[J];制冷与空调;2014年01期

8 黄海圣;魏名山;彭发展;张虹;李丽;;电动汽车热泵空调制热模式启动性能的试验研究[J];汽车技术;2014年01期

9 徐磊;林用满;宋文吉;冯自平;;电动汽车用热泵空调系统的设计与研究[J];汽车技术;2013年11期

10 王麟珠;苏庆列;;基于单神经元PID的电动汽车空调控制系统[J];闽江学院学报;2013年05期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 张永其;张帅;程凤钊;;汽车空调节流装置简述[A];自主创新、学术交流——第十届河南省汽车工程科学技术研讨会论文集[C];2013年

2 张帅;;汽车空调风量分配研究[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年

3 闫红丽;;电动汽车空调系统及其压缩机的探讨与分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 黄孟伟;基于状态空间的多区域VAV空调系统建模及其优化控制研究[D];上海交通大学;2014年

2 蒋文胜;基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发[D];广西大学;2012年

3 孙浩;纯电动汽车太阳能辅助空调自动控制系统的研究[D];南昌大学;2012年

4 钟会球;电动汽车空调系统仿真与实验研究[D];浙江大学;2012年

5 刘忠宝;汽车自动空调控制系统研究与开发[D];吉林大学;2011年

6 曹云波;基于ADVISOR纯电动汽车电动空调模块开发及仿真分析[D];吉林大学;2009年

7 冯利辉;基于模糊理论的汽车空调智能控制[D];吉林大学;2007年

，

本文编号：822498