本文關(guān)鍵詞：混合動力系統(tǒng)瞬時最優(yōu)能量控制策略的研究

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【摘要】：在能源問題日益嚴(yán)峻的大背景下,混合動力汽車因兼具傳統(tǒng)汽車的續(xù)航能力和電動汽車的節(jié)能優(yōu)勢而受到廣泛地關(guān)注。與傳統(tǒng)汽車不同,混合動力汽車一般包含發(fā)動機(jī)和電機(jī)兩種動力源,故而需要依靠合理的能量控制策略對兩種動力源的工作狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制,以保證車輛在滿足功率需求的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)勢。因此,本文以某單軸并聯(lián)式混合動力汽車為研究對象,以進(jìn)一步提高混合動力系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo),對并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的能量控制策略展開了研究。首先,本文利用ADVISOR軟件搭建了某單軸并聯(lián)式混合動力汽車的仿真模型,并對其發(fā)動機(jī)、電機(jī)／發(fā)電機(jī)、電池等主要部件的建模過程以及系統(tǒng)所面臨的能量控制問題進(jìn)行了介紹；然后,本文引入動態(tài)規(guī)劃算法作為獲取能量控制問題最優(yōu)解的方法；并在算法的運(yùn)用過程中,充分考慮了混合動力系統(tǒng)的自身特性,對系統(tǒng)在每一時刻所能達(dá)到的狀態(tài)區(qū)間進(jìn)行了限定,極大的減少了離散點(diǎn)的數(shù)量,進(jìn)而提高了最優(yōu)控制結(jié)果的求解速度。隨后,本文在對等效燃油最小控制策略(ECMS策略)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,探究了等效因子的數(shù)值大小對ECMS策略控制效果的影響規(guī)律,確定了等效因子的有效變化區(qū)間；緊接著,本文結(jié)合動態(tài)規(guī)劃算法,設(shè)計(jì)了一種最優(yōu)等效因子的提取方案,即利用動態(tài)規(guī)劃算法獲得車輛在給定循環(huán)工況下的最優(yōu)控制結(jié)果,并假設(shè)此結(jié)果可由ECMS策略獲得,據(jù)此求得在每一瞬時最優(yōu)等效因子的數(shù)值。通過對最優(yōu)等效因子的分析,本文獲得了最優(yōu)等效因子隨系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)矩或需求功率的變化規(guī)律,并對最優(yōu)等效因子在循環(huán)工況上的均值與SOC維持水平之間的關(guān)系進(jìn)行了函數(shù)擬合。同時,本文通過探究混合動力系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性在不同SOC維持水平下的變化規(guī)律,確定了SOC值的最佳維持區(qū)間。最后,根據(jù)等效因子的有效變化區(qū)間、最優(yōu)等效因子均值隨SOC維持水平的變化規(guī)律以及SOC的最佳維持區(qū)間等已經(jīng)獲得的結(jié)論,本文設(shè)計(jì)了一種新型的自適應(yīng)等效燃油最小控制策略(A-ECMS策略)。在該策略中,等效因子能夠根據(jù)SOC值偏離最佳維持區(qū)間的程度做出不同程度的調(diào)整。通過仿真計(jì)算證明,在該策略的控制下,車輛不僅能夠獲得近似最優(yōu)的控制效果,而且對不同的循環(huán)工況均具有良好的適應(yīng)能力。
【關(guān)鍵詞】：混合動力 等效因子 等效燃油最小控制策略 最優(yōu)控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 主要符號說明12-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 選題背景及意義13
• 1.2 混合動力汽車概述13-15
• 1.2.1 混合動力汽車的分類13-14
• 1.2.2 混合動力系統(tǒng)的工作模式14-15
• 1.3 能量控制策略的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 基于規(guī)則的能量控制策略15-16
• 1.3.2 基于最優(yōu)化的能量控制策略16-18
• 1.4 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)18-21
• 第2章 混合動力系統(tǒng)的建模與分析21-33
• 2.1 混合動力系統(tǒng)的建模方法21-22
• 2.2 混合動力系統(tǒng)的模型搭建22-30
• 2.2.1 整車動力學(xué)模型22-24
• 2.2.2 發(fā)動機(jī)模型24-26
• 2.2.3 電機(jī)/發(fā)電機(jī)模型26-28
• 2.2.4 電池模型28-30
• 2.3 能量控制問題的描述30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 動態(tài)規(guī)劃算法的應(yīng)用33-41
• 3.1 動態(tài)規(guī)劃算法的引入33-34
• 3.2 動態(tài)規(guī)劃算法的求解34-37
• 3.2.1 逆向求解過程35-36
• 3.2.2 正向求解過程36-37
• 3.3 動態(tài)規(guī)劃算法的降維方法37-39
• 3.3.1 動態(tài)規(guī)劃算法的維數(shù)災(zāi)37
• 3.3.2 能量控制問題的降維方法37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 ECMS策略等效因子的分析41-51
• 4.1 等效燃油最小控制策略41-42
• 4.2 等效因子的含義及分類42-45
• 4.2.1 等效因子的含義42-43
• 4.2.2 恒定值等效因子43
• 4.2.3 自適應(yīng)等效因子43-45
• 4.3 最優(yōu)等效因子的提取45-47
• 4.3.1 等效因子的有效區(qū)間45-46
• 4.3.2 瞬時最優(yōu)等效因子的提取方法46-47
• 4.4 提取結(jié)果及規(guī)律分析47-50
• 4.4.1 最優(yōu)等效因子的分布規(guī)律47-48
• 4.4.2 最優(yōu)等效因子隨SOC的變化規(guī)律48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 新型A-ECMS策略的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證51-61
• 5.1 電池SOC最佳維持區(qū)間的探索51-53
• 5.2 新型A-ECMS策略的設(shè)計(jì)53
• 5.3 新型A-ECMS策略的仿真驗(yàn)證53-59
• 5.3.1 電量維持特性的驗(yàn)證54-56
• 5.3.2 控制效果最優(yōu)性的評估56-58
• 5.3.3 控制效果的工況適應(yīng)性58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61
• 6.2 本文展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 致謝69-70
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況70

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