基于DP動態(tài)規(guī)劃的ISG型行星耦合混合動力汽車模糊控制能量管理策略研究

【摘要】：隨著人類社會的發(fā)展，對可持續(xù)的節(jié)能、環(huán)保需求逐漸提高，清潔能源汽車得到快速發(fā)展，而其中的混合動力汽車由于具有良好的性價比，在產品開發(fā)中得到了廣泛的關注?；旌蟿恿ζ噦鲃酉到y(tǒng)中有多個動力源，整車性能的提升有賴于對動力源中能量流的有效管理。因此能量管理策略是混合動力汽車研究的核心問題之一，優(yōu)秀的能量管理策略能有效提升混合動力汽車的燃油經濟性。 鑒于模糊邏輯在工業(yè)上已廣泛應用，而當前模糊邏輯能量管理策略的設計方法主要依賴人工經驗，耗時而又無法得到理想的結果，無法在實車中應用，為推進模糊邏輯能量管理策略的實用化，故而提出一種新的能量管理策略設計方法：運用動態(tài)規(guī)劃算法，以提升混合動力系統(tǒng)的燃油經濟性并維持電池SOC平衡為目標設計模糊邏輯能量管理策略。為此，主要進行以下研究： ①根據混合動力系統(tǒng)的結構特點與相關數據，以Matlab/Simulink軟件為建模仿真工具，分別搭建了發(fā)動機、電池、ISG電機、行星排和變速器等主要部件的數學模型，構成混合動力汽車整車仿真模型。 ②分析了混合動力系統(tǒng)的各種工作模式以及相應工作模式下的能量流動路徑；在驅動工況下以需求功率和電池SOC為門限參數、制動工況下以制動強度和電池SOC為門限參數設置門限值，建立了基于規(guī)則的邏輯門限能量管理策略，結合整車仿真模型進行了仿真，其結果用于評價其后設計的模糊邏輯能量管理策略。 ③引入了全局最優(yōu)能量管理策略的核心算法之一的動態(tài)規(guī)劃算法，運用動態(tài)規(guī)劃算法，對ISG速度多段耦合混合動力系統(tǒng)在選定的目標循環(huán)工況下進行了性能全局優(yōu)化，其仿真結果即為混合動力系統(tǒng)的理論最佳燃油經濟性。 ④熟悉了模糊控制器的設計原理，在確定模糊控制器的輸入輸出變量之后，通過分析動態(tài)規(guī)劃算法的仿真結果，設計輸入輸出變量的隸屬度函數，擬定模糊控制規(guī)則，設計相應的模糊控制器。通過對比三種能量管理策略的仿真結果，驗證所設計的模糊能量管理策略的合理性。 通過以上研究工作，為能量管理策略的設計找到一種較好的方法，對提升混合動力汽車的性能、推進模糊邏輯能量管理策略實用化具有積極的意義。 【關鍵詞】：混合動力汽車 動態(tài)規(guī)劃 模糊控制 燃油經濟性
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 混合動力汽車能量管理策略開發(fā)背景與意義9-10
• 1.2 混合動力汽車概述10-12
• 1.3 混合動力汽車能量管理策略概述12-18
• 1.3.1 基于規(guī)則的能量管理策略13-14
• 1.3.2 瞬時優(yōu)化能量管理策略14-15
• 1.3.3 全局優(yōu)化能量管理策略15-16
• 1.3.4 智能型能量管理策略16-18
• 1.4 課題來源與研究內容18-19
• 1.4.1 課題來源18
• 1.4.2 主要研究內容18-19
• 2 混合動力系統(tǒng)數學建模19-33
• 2.1 混合動力系統(tǒng)的結構簡介19-20
• 2.2 混合動力系統(tǒng)動力源數學建模20-27
• 2.2.1 發(fā)動機模型20-23
• 2.2.2 蓄電池模型23-26
• 2.2.3 電機模型26-27
• 2.3 混合動力系統(tǒng)傳動系建模27-29
• 2.3.1 行星齒輪機構模型27-28
• 2.3.2 變速器模型28-29
• 2.3.3 主減速器模型29
• 2.4 整車縱向動力學模型29-31
• 2.4.1 車輛行駛動力學模型29-30
• 2.4.2 車輪模型30-31
• 2.5 本章小結31-33
• 3 基于規(guī)則的邏輯門限能量管理策略33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 混合動力系統(tǒng)的工作模式分析33-40
• 3.2.1 怠速停車33
• 3.2.2 制動工況33-35
• 3.2.3 驅動工況35-40
• 3.3 基于規(guī)則的邏輯門限能量管理策略40-42
• 3.3.1 能量管理策略概述40-41
• 3.3.2 制動模式下的能量管理策略41
• 3.3.3 驅動模式下的能量管理策略41-42
• 3.4 能量管理策略仿真結果分析42-48
• 3.4.1 標準循環(huán)工況介紹42-44
• 3.4.2 瞬態(tài)循環(huán)工況 UDDS 下的仿真結果44-46
• 3.4.3 模態(tài)循環(huán)工況 NEDC 下的仿真結果46-48
• 3.5 本章小結48-49
• 4 全局優(yōu)化能量管理策略49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 動態(tài)規(guī)劃算法的概述49-53
• 4.2.1 混合動力系統(tǒng)動態(tài)規(guī)劃全局最優(yōu)的問題描述49-50
• 4.2.2 約束條件50-51
• 4.2.3 附加代價函數51-52
• 4.2.4 目標函數建立52-53
• 4.3 動態(tài)規(guī)劃算法仿真結果53-55
• 4.3.1 瞬態(tài)道路循環(huán)工況 UDDS 下的仿真分析53-54
• 4.3.2 模態(tài)道路循環(huán)工況 NEDC 下的仿真分析54-55
• 4.4 本章小結55-57
• 5 混合動力系統(tǒng)的模糊邏輯能量管理策略設計57-75
• 5.1 引言57
• 5.2 模糊邏輯基礎57-62
• 5.2.1 模糊控制器簡介57-59
• 5.2.2 模糊控制器的設計基礎59-62
• 5.3 模糊控制器的設計62-68
• 5.3.1 模糊邏輯能量管理策略設計目標62-63
• 5.3.2 模糊控制參數的選擇63-64
• 5.3.3 輸入輸出隸屬度函數設計64-67
• 5.3.4 控制規(guī)則庫設計67-68
• 5.4 模糊控制策略的仿真分析68-71
• 5.4.1 瞬態(tài)道路循環(huán)工況 UDDS 下的仿真分析68-69
• 5.4.2 模態(tài)道路循環(huán)工況 NEDC 下的仿真分析69-71
• 5.5 三種能量管理策略仿真結果對比分析71-73
• 5.5.1 瞬態(tài)道路循環(huán)工況 UDDS 下的仿真結果對比71-72
• 5.5.2 模態(tài)道路循環(huán)工況 NEDC 下的仿真結果對比72-73
• 5.6 本章小結73-75
• 6 總結與展望75-77
• 6.1 全文總結75-76
• 6.2 展望76-77
• 致謝77-79
• 參考文獻79-85
• 附錄85
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄85
• B. 作者在攻讀學位期間參加的科研項目目錄85

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