串聯(lián)式混合動力汽車APU系統(tǒng)速度和功率跟蹤控制

【摘要】：能源枯竭和環(huán)境污染是21世紀(jì)世界汽車工業(yè)面臨的兩大挑戰(zhàn)，混合動力汽車（Hybrid Electrical Vehicle，簡稱為HEV）有效地綜合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和純電動汽車的優(yōu)勢，成為了解決當(dāng)前兩大問題切實可行的技術(shù)手段之一。而輔助功率單元（Auxiliary Power Unit，簡稱APU）作為混合動力汽車的重要組成部分，對汽車的節(jié)能減排具有非常重要的意義。因此，如何有效地控制APU工作成為混合動力汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文主要以串聯(lián)式混合動力汽車輔助功率單元為主要研究對象，通過對輔助功率單元的數(shù)學(xué)模型整理，并根據(jù)實際運行工況對其進行控制，使發(fā)動機工作在高效穩(wěn)定的經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)，APU輸出功率滿足車輛所需，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。 研究了APU對車載蓄電池的多級恒流充電控制問題?？紤]到實際發(fā)動機建模中從燃油噴射到力矩輸出存在的延時問題，以及實際系統(tǒng)運行時系統(tǒng)參數(shù)攝動和負(fù)載干擾對充電產(chǎn)生的影響，通過Lyapunov-Krasovskii泛函穩(wěn)定性理論、非線性Backstepping設(shè)計技術(shù)、解耦控制技術(shù)和L2干擾抑制技術(shù)，設(shè)計了系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定控制器，理論證明和仿真結(jié)果均表明，所設(shè)計的控制器能保證APU系統(tǒng)充電過程中的穩(wěn)定性和抗干擾性，滿足對蓄電池恒流充電穩(wěn)定性的要求。 其次，研究了APU對車輛目標(biāo)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)功率的跟蹤控制問題。針對輔助功率單元在實際運行中的特點，考慮到系統(tǒng)參數(shù)攝動未知性和無界性,同時考慮到系統(tǒng)具有得非線性和干擾性等特點，結(jié)合自適應(yīng)Backstepping設(shè)計方法和L2干擾抑制技術(shù)，綜合設(shè)計了系統(tǒng)的非線性自適應(yīng)控制器。理論分析表明：即使在系統(tǒng)參數(shù)變化和外部干擾存在的情況下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速仍能較好的跟蹤目標(biāo)轉(zhuǎn)速，同時APU的輸出功率能夠及時跟蹤目標(biāo)功率。MATLAB仿真結(jié)果表明了所設(shè)計自適應(yīng)控制器的有效性。 【關(guān)鍵詞】：串聯(lián)式混合動力汽車 輔助功率單元 魯棒控制 自適應(yīng)控制 L2增益 Backstepping 延時
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-13
• 1.1.1 SHEV 優(yōu)缺點與研究意義11-12
• 1.1.2 對 SHEV 中 APU 控制的研究意義12-13
• 1.2 APU 控制策略綜述13-17
• 1.2.1 APU 基本控制策略13-16
• 1.2.2 APU 控制研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 APU 系統(tǒng)工作原理及數(shù)學(xué)描述19-32
• 2.1 APU 結(jié)構(gòu)組成與工作模式19-20
• 2.1.1 APU 結(jié)構(gòu)組成19
• 2.1.2 APU 工作模式19-20
• 2.2 APU 各部分?jǐn)?shù)學(xué)描述20-30
• 2.2.1 發(fā)動機建模20-25
• 2.2.2 永磁同步發(fā)電機建模25-29
• 2.2.3 功率變換器建模29-30
• 2.3 APU 面向控制的數(shù)學(xué)模型30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 串聯(lián)式混合動力汽車輔助功率單元魯棒控制32-46
• 3.1 控制問題的描述32-34
• 3.2 魯棒鎮(zhèn)定控制器設(shè)計34-37
• 3.3 仿真研究37-45
• 3.4 仿真結(jié)果分析45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 串聯(lián)式混合動力汽車輔助功率單元自適應(yīng)控制46-60
• 4.1 控制問題的描述46-48
• 4.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計48-51
• 4.3 仿真研究51-58
• 4.4 仿真結(jié)果分析58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果68-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70

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