雙行星排式混合動力汽車動力系統(tǒng)建模與控制策略研究

【摘要】：近些年,由能源短缺與環(huán)境污染帶來的問題日益突出,給我們的生存帶來了巨大的挑戰(zhàn)。當前,混合動力汽車因其優(yōu)良的經(jīng)濟性和排放性得到了社會的認可,是汽車研究領(lǐng)域熱點之一?；陔p行星排的混聯(lián)式混合動力汽車不僅能省去傳統(tǒng)變速器,有效簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),還能豐富系統(tǒng)的工作模式,提高動力耦合機構(gòu)的動態(tài)性能,克服單排、三排動力耦合機構(gòu)的不足,具有更強的實用性和研究價值。本文依托國家自然科學基金:基于混雜系統(tǒng)理論的雙行星排式HEV能量管理系統(tǒng)動態(tài)建模與優(yōu)化控制研究,針對一種由兩排單行星輪系組成的新型混合動力耦合裝置,從行星排特征參數(shù)合理性分析、系統(tǒng)工作模式劃分、運動學及動力學分析、整車模型和控制策略搭建到聯(lián)合仿真分析進行了相關(guān)的研究。首先,針對一種雙行星排混合動力耦合裝置,從系統(tǒng)效率角度驗證了雙行星排特征參數(shù)選取的合理性。在此基礎(chǔ)上,通過添加制動器和離合器實現(xiàn)了動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。其次,根據(jù)離合器、制動器的結(jié)合狀態(tài)和動力部件參與情況的不同,將雙行星排混合動力系統(tǒng)合理地進行了模式劃分。運用模擬杠桿法對提取的每個模式進行深入的分析,并得到了其運動學及動力學方程。隨后,基于AVL/Cruise平臺搭建了雙行星排混合動力汽車整車模型。在MATLAB/Simulink軟件中搭建發(fā)動機恒定工作點控制策略和發(fā)動機最優(yōu)工作曲線控制策略,并進行了聯(lián)合仿真。結(jié)果表明,相較發(fā)動機恒定工作點控制策略,發(fā)動機最優(yōu)工作曲線控制策略實現(xiàn)了9.74%的節(jié)油率,同時動力電池的SOC也能保持在更良好的范圍內(nèi)。最后,針對發(fā)動機最優(yōu)工作曲線控制策略中傳統(tǒng)PI參數(shù)調(diào)節(jié)下存在的不足,引入模糊控制算法,對PI參數(shù)進行在線修正。仿真結(jié)果顯示,相比于采用傳統(tǒng)PI控制,在融合模糊算法后,系統(tǒng)中發(fā)動機轉(zhuǎn)速跟隨更加靈敏及時,有效抑制了波動,并且油耗在原有節(jié)油表現(xiàn)基礎(chǔ)上又有了2.83%的改善。 【關(guān)鍵詞】：雙行星排 混合動力汽車 發(fā)動機最優(yōu)工作曲線 模糊PI控制 CRUISE
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 選題背景及研究意義11-12
• 1.2 混合動力汽車分類及特點12-15
• 1.2.1 串聯(lián)式混合動力汽車及特點12-13
• 1.2.2 并聯(lián)式混合動力汽車及特點13-14
• 1.2.3 混聯(lián)式混合動力汽車及特點14-15
• 1.3 功率分流式混合動力系統(tǒng)概述15-23
• 1.3.1 功率分流式混合動力系統(tǒng)分類15-17
• 1.3.2 國內(nèi)外典型功率分流式混合動力系統(tǒng)分析17-23
• 1.4 混合動力汽車控制策略概述23-24
• 1.4.1 基于規(guī)則的控制策略23-24
• 1.4.2 基于優(yōu)化算法的控制策略24
• 1.5 主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 雙行星排式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與模式分析26-39
• 2.1 系統(tǒng)效率分析26-31
• 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化31
• 2.3 工作模式劃分31-38
• 2.3.1 純電動模式分析33-35
• 2.3.2 純發(fā)動機模式分析35-36
• 2.3.3 復合驅(qū)動模式分析36
• 2.3.4 再生制動模式分析36-37
• 2.3.5 停車發(fā)電模式分析37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 雙行星排式混合動力汽車動力系統(tǒng)建模39-50
• 3.1混合動力仿真軟件選擇39-42
• 3.2 部件建模42-46
• 3.2.1 發(fā)動機建模42-43
• 3.2.2 電機建模43-44
• 3.2.3 電池建模44-45
• 3.2.4 駕駛員模型改進45-46
• 3.3 信號連接46-49
• 3.3.1 機械與電氣信號連接47-48
• 3.3.2 總線信號連接48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 整車控制策略設(shè)計及仿真研究50-62
• 4.1 模式識別50-52
• 4.1.1 規(guī)則制定50-51
• 4.1.2 門限值確定51-52
• 4.2 轉(zhuǎn)矩分配52-56
• 4.2.1 發(fā)動機恒定工作點控制策略53-54
• 4.2.2 發(fā)動機最優(yōu)工作曲線控制策略54-56
• 4.3 仿真結(jié)果及分析56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 基于模糊PI的發(fā)動機轉(zhuǎn)速優(yōu)化控制62-74
• 5.1 模糊PI概述62
• 5.2 模糊控制策略研究62-65
• 5.2.1 模糊控制系統(tǒng)構(gòu)成及分類62-64
• 5.2.2 模糊化64
• 5.2.3 模糊控制規(guī)則64-65
• 5.2.4 去模糊化65
• 5.3 模糊PI控制策略設(shè)計65-70
• 5.3.1 模糊PI控制器65-66
• 5.3.2 輸入輸出隸屬度函數(shù)66-68
• 5.3.3 模糊控制器規(guī)則定義68-70
• 5.4 仿真結(jié)果及分析70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻76-79
• 致謝79-80
• 攻讀學位期間參加的科研項目及學術(shù)成果80

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