本文選題：發(fā)動機建模 + 發(fā)動機啟�？刂���； 參考：《吉林大學》2016年碩士論文

【摘要】：混合動力汽車存在兩套動力裝置,在車輛行駛的過程中勢必會存在兩套動力裝置的頻繁切換。相較于傳統(tǒng)汽車,混合動力汽車發(fā)動機啟停的次數更為頻繁,啟動電機輸出扭矩比傳統(tǒng)汽車的啟動電機大,啟動過程也更為快速,對發(fā)動機啟停系統(tǒng)的快速性與穩(wěn)定性也提出了更高的要求。汽車發(fā)動機頻繁啟停不僅會帶來發(fā)動機油耗問題,發(fā)動機啟停的不平穩(wěn)還會影響車內乘客乘坐的舒適性。因此有必要對發(fā)動機的啟停進行良好的控制。首先,本文闡述了混合動力汽車發(fā)動機啟停問題的提出,對比啟停技術的幾種實現方案并分析其優(yōu)缺點。接著對啟停系統(tǒng)的工作過程進行分析,即通過控制啟動電機的輸出力矩使發(fā)動機實際轉速跟蹤期望轉速,從而將啟�？刂茊栴}描述為轉速跟蹤問題。針對混合動力汽車啟停系統(tǒng)這類快速系統(tǒng)而言,需要建立一個能反映發(fā)動機轉速波動的瞬態(tài)模型。先對其工作機理進行分析,在此基礎上,在多學科建模仿真平臺AMESim環(huán)境下搭建發(fā)動機啟停系統(tǒng)仿真模型,并對仿真模型的運動規(guī)律以及做功的合理性進行了分析,同時針對該模型進行了系統(tǒng)動力學特性研究。然后,為保證啟停系統(tǒng)滿足運行需求,設計了發(fā)動機啟停系統(tǒng)控制方案。先推導了面向控制的發(fā)動機與電機系統(tǒng)耦合模型,模型推導過程中需要進行模型簡化,在實驗測量中往復慣性力矩相對于發(fā)動機指示力矩較小,因此可將發(fā)動機往復慣性力矩忽略,同時假設皮帶傳動是理想的傳動過程,故電機與發(fā)動機轉速差較小,可忽略不計。在此基礎上,利用微分平坦前饋加LQR(linear quadratic regulator,LQR)反饋的方式進行發(fā)動機啟�？刂�,利用微分平坦理論設計啟停系統(tǒng)前饋控制器,將前饋控制作為平衡點對啟停系統(tǒng)模型進行線性化,并設計了LQR控制器進行反饋控制,前饋加反饋的控制器結構可使系統(tǒng)輸出快速響應,并跟蹤發(fā)動機期望轉速,基于微分平坦的LQR控制器在線性化過程中將會忽略系統(tǒng)的高階動態(tài)特性,對于動態(tài)變化的啟停系統(tǒng)而言這將會對系統(tǒng)控制性能產生一定的影響。為了解決系統(tǒng)轉速波動的問題,本文采用了非線性控制系統(tǒng)設計方法“三步法”,并對啟停系統(tǒng)控制器進行了詳細的推導。該控制器設計可得到三部分控制律:穩(wěn)態(tài)控制、前饋控制以及誤差反饋控制,該控制器增益依賴于系統(tǒng)狀態(tài),對工況變化具有一定的自適應性。在此基礎上,考慮系統(tǒng)干擾、模型簡化帶來的模型誤差以及參數的不確定性,認為啟停系統(tǒng)干擾有界,在ISS(Input to State Stability,ISS)理論框架下對閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性進行了分析,從理論上證明該系統(tǒng)具有抗干擾性能。最后,利用多學科系統(tǒng)仿真軟件AMESim和MATLAB/Simulink進行聯合仿真實驗,通過實驗結果的對比和分析,最終驗證了控制系統(tǒng)設計的可行性和有效性。本文對所提出的發(fā)動機啟�？刂品桨妇M行了相應的仿真驗證,并對具體控制器的設計進行了較為詳細的推導,為發(fā)動機啟停控制系統(tǒng)的設計提供了一些思路。在實際的發(fā)動機啟�？刂葡到y(tǒng)當中仍然需要解決以下問題,在實際發(fā)動機啟�？刂葡到y(tǒng)中,電機并不是實驗假設的理想電機,因此在實際應用中仍需要考慮下層電機控制的問題。此外,本文對混合動力汽車發(fā)動機啟�？刂葡到y(tǒng)的驗證是在離線條件下進行的,未來需要在實物發(fā)動機啟停系統(tǒng)臺架上進行試驗來驗證其實時性和有效性。
[Abstract]:This paper presents a simulation model of engine start - stop system by controlling the output torque of starting motor , and then analyzes its advantages and disadvantages . This paper analyses the robustness of a closed - loop system based on the system state and the model simplification , and then verifies the feasibility and effectiveness of the design of the control system . In the actual application , it is necessary to consider the problem of the control of the lower - level motor .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7;U464

【參考文獻】

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本文編號：2035244