基于随机动态规划的混合动力履带车辆能量管理策略

混合动力履带车辆采用发动机—发电机组和电池组混合供电,必须设计满足车辆动力性和燃油经济性约束的能量管理策略。针对串联式混合动力履带车辆,提出一种基于随机动态规划的能量管理策略设计方法。以实车行驶试验数据为目标工况,将驾驶员功率需求抽象为随车速变化的马尔科夫过程。建立发动机—发电机组、电池组以及直流母线功率平衡动态模型。以目标工况中燃油消耗及电池最终荷电状态的偏差作为车辆的优化控制成本函数,建立车辆能量管理最优控制问题。采用策略迭代法求解以发动机转速、电池组荷电状态、车速和驾驶员功率需求为输入、发动机电子节气门为输出的最优控制策略。所得控制策略通过基于前向车辆模型的仿真以及行驶试验验证。结果表明,相对于原发动机多点控制策略,所得最优控制在满足目标工况同时,燃油经济性明显提高。     

基于LVQ工况识别的混合动力汽车自适应能量管理控制策略

为提高混合动力汽车的燃油经济性,选取6种典型行驶工况代表“市区”、“郊区”和“高速公路”3类主要工况,采用基于规则的模糊能量管理控制策略,以整车燃油经济性为目标,在3类主要工况下用改进型粒子群优化算法优化发动机联合工作曲线与发动机关闭曲线系数,得到相应的优化后的隶属度函数的参数;运用学习向量量化(LVQ)算法识别车辆运行工况,动态选择相应的模糊控制策略,使混合动力汽车控制策略对选定的几种代表性工况具有自适应性,从而提高整车的燃油经济性。仿真对比结果表明,相比于传统混合动力汽车,燃油经济性提高了3.4%。     

混联式混合动力客车全局优化控制策略研究

为提高一款新型混联式混合动力客车的整车燃油经济性,制定了能量管理控制策略,以电池功率为控制变量,电池荷电状态（soc）为状态变量,为合理均衡使用电池功率,把每阶段时间内使用的电池功率等效为相应的燃油消耗量,并把每阶段电池的等效燃油消耗量和发动机燃油消耗量的总和作为目标函数,采用离散动态规划算法进行优化,基于MATLAB／Simulink仿真平台建立整车数值模型,在典型城市循环工况下对所建立的基于动态规划的功率均衡全局优化控制策略进行仿真验证。结果表明：其燃油经济性与采用瞬时优化控制策略相比提高了6％左右,与原型传统客车相比提高了35％。     

基于特征选择遗传算法对混合动力汽车的研究

针对传统遗传算法优化串联式混合动力汽车时燃油经济性和排放性不佳、优化运行时间过长的问题,提出一种基于特征选择遗传算法的串联式混合动力汽车系统参数和控制策略参数的多目标优化算法,并建立以动力性能指标为约束的混合动力汽车参数优化的非线性模型,其中目标函数包含最佳的燃油消耗和排放等指标。首先对目标函数的可行解空间进行特征选择,筛选出与目标函数相关度较高的可行解,并将基于特征选择的优化方法与传统遗传算法相结合,对其控制参数进行优化。其次通过ADVISOR仿真程序,计算出目标函数的最佳燃油消耗量和排放值。仿真结果表明:与传统的遗传算法相比,燃油经济性提高9.96%,CO、HC和NOX的排放分别降低18.07%、26.71%以及15.61%,同时优化运行时间降低62.14%。     

HEV电机辅助能量管理控制策略优化研究

混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)中基于规则的电机辅助(Motor Assist,MA)能量管理策略控制效率偏低,为了优化发动机效率,提高车辆燃油经济性,根据给定的行驶工况,首先运用动态规划(DP)算法离线计算出全局最优化结果,然后从优化结果中提取最优控制规则并运用于基于规则的能量管理控制策略中,提出了改进的MA控制算法,并在高级车辆仿真器ADVISOR软件平台下进行仿真,结果表明新的控制策略能有效提高车辆的燃油经济性.     

基于遗传算法的插电式串联混合动力汽车动力参数优化

针对插电式串联混合动力汽车(PSHEV)动力参数优化问题的多目标、有约束和高度非线性的特点,应用遗传算法工具箱和ADVISOR的非GUI函数,以整车设计要求的动力性能指标为约束条件,以整车百公里燃油消耗量和排放性能为目标函数,建立了PSHEV动力参数优化的仿真模型,实现了对PSHEV动力系统部件参数和控制策略参数的同时优化。最后应用该优化模型对某PSHEV进行仿真分析,结果表明该优化仿真模型能够显著降低PSHEV的百公里燃油消耗量,在保证动力性能的前提下,整车的燃油经济性和排放性能也得到了提高。     

重度混合动力汽车油耗和排放多目标实时最优控制

混合动力汽车在模式切换过程中发动机频繁起停造成三元催化器温度下降,催化效率降低,排放恶化。以重度混合动力汽车在NEDC循环工况下的燃油消耗与三元催化器出口处的HC/CO排放为多目标优化函数,依据庞特里亚金极小值原理,建立包含蓄电池荷电状态和三元催化器温度两个状态变量的目标泛函并对其求极值,得到最优控制策略。在此基础之上,将制动、停机工况的控制策略进行简化,以分析比较有、无发动机起停最优控制对整车油耗和排放的影响。基于Matlab/Simulink仿真平台建立整车动力学仿真模型,对得到的最优控制策略进行仿真验证,并与规则控制策略进行比较。结果表明,上述方法能对发动机起停进行优化控制以显著加快三元催化器起燃,整车燃油经济性和三元催化器出口处的排放也得到全局优化,相对于规则控制,Pareto解集各项指标均有明显改善。     

混合动力汽车电液复合控制策略研究

针对混合动力汽车实现上层控制求得的驱动轮目标驱动力矩,部分工况下需要协调控制电机系统和液压制动系统,为此提出基于多目标动态协调的电液复合控制策略。基于多目标动态协调的电液复合控制策略数学算法,仿真分析采取此种算法与否的两种情况下的仿真结果。对比结果可知:混合动力汽车采取这种控制方法时,防止了车轮打滑,提高了车辆加速性能,保证车辆的行驶稳定性。搭建试验平台,对比分析两种情况下控制实验结果,实验结果表明,电机系统和液压制动系统,快速、准确、平滑地实现了对打滑车轮的控制,提高了混合动力汽车的起步性能和加速性能,从而验证了仿真结果的正确性和算法的有效性。     

基于等效模型理论的混合动力车辆燃油经济性

对并联液压混合动力车辆的燃油经济性的优化提出了液压节能系统的等效理论,初步研究了等效理论运用于液压混合动力车辆的理论基础,这种方法在满足车辆所需达到性能的前提下,提高了液压混合动力系统的整体效率。并且基于混合动力系统在最佳运行状态下的数学曲线(HOOL)和在装有传统燃油发动机车辆(ICE)的条件下,根据具体燃油消耗量所获得的最佳运行状态下的数学曲线(HOOL)。在HOOL曲线中,包含了控制变量的最佳拟合,CVT的传动比,二次元件扭矩和燃油发动机熄火所对应的车辆速度,液压蓄能器的充能状态及所需要的功率。并采用了液压混合动力试验台架进行试验验证,试验结果表明液压辅助动力系统等效理论的正确性和创新性,验证了本理论优化方法的有效性。     

自走式采棉机HMCVT换挡规律研究

根据自走式采棉机作业工况行驶要求,结合液压机械无级变速器传动原理和发动机特性曲线,对发动机输出转速通过PT（一阶低通滤波器）与目标转速的偏差通过比例微分调节器（PI）进行控制,并建立离合器液压动态系统和自走式采棉机液压机械无级变速器动态仿真模型。根据液压机械无级变速器换挡控制策略,通过液压机械无级变速器纯液压段H挡、液压机械段HM1、HM2挡分析发动机输出转速、车辆燃油消耗率、车辆行驶速度以及车辆行驶位移。为进一步研究国产大功率自走式采棉机的应用提供理论依据。     

混合动力汽车非线性模型预测巡航控制

针对混合动力汽车巡航过程的跟踪安全性和燃油经济性的优化问题,提出基于非线性模型预测理论的混合动力汽车预测巡航控制策略。考虑发动机燃油效率及电机效率的非线性,提出离线安全与经济性协调预测优化与在线查表相结合的控制系统总体结构。基于车辆行驶距离空间域,建立具有动力学非线性、系统离散性的混合动力系统巡航控制的广义纵向动力学系统模型。以驾驶员稳定跟踪为约束,设计安全性与经济性协调的多性能指标数学量化函数。基于非线性模型预测理论,提出混合动力汽车预测巡航的多目标优化控制算法。为验证所提控制算法的有效性与综合优势,建立前向仿真平台及实车试验平台,仿真及实车结果都表明,所提出的预测巡航控制算法相比常规算法在跟踪安全性和燃油经济性方面具有较大优势。     

基于双状态动态规划算法的PHEV规则控制策略研究

以插电式柴电混合动力汽车(Diesel Engine Hybrid Plug-in Electric Vehicle,PHEV)燃油经济性和排放性能综合优化为研究目标,依托MATLAB/Simulink仿真平台建立包含柴油机选择性催化还原反应器(Selective Catalytic Reduction,SCR)后处理系统在内的整车动力学模型。在此基础上,建立了燃油消耗量和SCR出口NOx排放量多目标优化函数,以电池SOC和SCR温度分别作为动力系统和排气后处理系统的可观测状态变量,利用双状态动态规划算法求解控制系统全局优化问题,得到最优控制规律。从双状态动态规划算法结果的基础上拟合实时控制策略,并与基于规则的逻辑门限控制策略进行比较。结果表明,优化后的控制策略在燃油经济性和排放性能上均有所提升,油耗和NO_x分别降低1.9%和9.3%。     

城市道路下混合动力汽车双层能量管理策略

研究了联网场景下面向连续多路口的混合动力车辆节能速度规划问题,探讨了使用双层伪谱法优化城市交通中混合动力车辆能量管理策略的可行性。根据交通信号灯的时序信息,以保证车辆中途不停车顺利通过各路口为目标,使用伪普法规划最佳的车速轨迹。根据规划的车速,以车辆能耗最低为目标,实现发动机和动力电池间功率输出的经济性分配。仿真结果表明,与人工驾驶相比,所提方法可将燃油消耗量减少6.9%,实车试验结果进一步验证了所提策略的有效性。     

基于工况识别的混合动力汽车动态能量管理策略

针对固定循环工况下所制定的混合动力汽车能量管理策略存在一定局限性问题,从ADVISOR软件中选取覆盖车辆实际行驶工况的20个典型循环工况,以整车综合燃油消耗和动力电池寿命为综合优化目标,利用粒子群算法对各工况下能量管理策略中所涉及的关键参数进行了优化,并将得到的优化结果建立数据库,提出了基于行驶工况识别的混合动力汽车动态能量管理策略。最后,通过选择某个随机工况对所制定的能量管理策略进行仿真。结果表明：所制定的动态能量管理策略与未采用工况识别的能量管理策略相比,车辆综合燃油消耗下降10.70%,动力电池温升和平均有效工作电流分别下降2.46℃和1.63A。     

基于粒子群算法的PHEV动力参数和控制策略参数优化

以某款新开发的插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)为研究对象,在完成传动参数匹配和控制策略设计的基础上,利用CRUISE建立了PHEV整车仿真模型。采用优化软件Isight集成Cruise整车模型,建立了以动力性能指标为约束条件,以百公里燃油消耗量和排放性能为目标的PHEV参数优化的模型,利用粒子群优化算法对PHEV的传动系统参数和控制策略参数进行多目标综合优化,并进行了仿真分析比较。结果表明,在UDDS循环工况下进行动力参数优化后的PHEV百公里燃油消耗降低12.5%,等效百公里燃油消耗降低10.7%。     

基于转矩预测的混合动力挖掘机控制策略

针对油液混合动力挖掘机燃油效率偏低、能量损失较大等问题,提出一种基于转矩预测的油液混合动力挖掘机动态规划控制策略。分析挖掘机工况循环的负载特性;确定进行需求转矩预测所需的最小样本长度;利用经验模态分解对挖掘机需求转矩曲线进行周期分割,并得到下一周期的预测转矩;提出基于动态规划算法的控制策略。通过仿真分析可知,利用该控制策略可使发动机最大输出转矩下降28.9%,燃油消耗量降低32.5%,同时将蓄能器压力维持在设定范围内。     

基于车速跟踪的商用车燃油经济性建模与仿真

针对燃油经济性仿真模型仅能计算车辆在模态工况下的燃油消耗量的问题,提出了一种基于车速跟踪的燃油经济性仿真模型的建模方法。在建立车辆纵向动力学模型、驾驶意图模型和发动机与传动系统模型的基础上,利用MATLAB/Simulink搭建了商用车燃油经济性仿真模型,并以某客车为例进行了试验与仿真对比。对比结果表明：所建模型能对商用车的任意行驶工况进行较好的车速跟踪,并能对商用车在该行驶工况下的燃油消耗量进行较为准确的仿真计算。通过更改仿真模型中的相关车辆参数,可以方便快速地进行不同动力总成配置的商用车的燃油经济性仿真计算。     

基于在线学习的车辆经济自适应巡航控制

设计一种经济自适应巡航控制器,用于降低道路车辆在跟随过程中的燃油消耗,提高行车安全.基于执行依赖启发式动态规划的方法控制车轮牵引力,从而保证安全行车所需的车辆间距.提出一种在线换挡控制策略来调整发动机的工作点,以改善发动机的燃油经济性.所提出的控制策略不依赖于车辆模型,可以适应不同的行驶工况.为验证控制器的有效性,分别进行城市道路循环工况和高速公路燃油经济性的仿真试验.仿真结果表明:该系统具有良好的速度跟踪性能和较高的燃油经济性.     

多目标动态协调发动机电机液压制动控制策略

针对混合动力汽车发动机参与工作模式下附着系数分离路面起步或低速行驶,防止产生更大的附加横摆力矩而影响车辆的稳定性,提出基于多目标动态协调的发动机电机液压制动协调控制策略。根据混合动力车辆多动力源的特点,搭建车辆驱动轮在该工况下的受力模型,基于逆模型的液压制动力矩控制算法和发动机目标转矩设计算法,制定所研究控制策略。基于Simulink仿真分析了混合动力汽车控制系统进入发动机电机液压制动协调控制策略时在不同工况下的仿真结果。结果可知采取这种电控策略能够提高车辆的加速性能,更加有效地抑制低附着侧驱动轮打滑。为了验证提出的这种控制策略对实际执行系统的有效性,采取了试验验证的方法搭建了试验平台,通过仿真分析和试验数据的对比,证明了所提出控制策略的合理性和有效性。     

基于驾驶性能优化的混合动力车辆动态控制策略研究

针对混合动力车辆在动态过程中的最优控制问题,提出了一种基于驾驶性能优化的动态控制策略。根据功率分流混合动力系统的结构特点,建立了面向控制问题的功率流动态分配模型。根据驾驶员的期望状态与车辆的实际状态,提出了驾驶性能的指标函数。阐述了优先满足驾驶性能的综合控制策略,在优化模型中充分考虑了各部件的动态响应特性和发动机的转速跟踪要求,并且提出了驾驶性能实时优化算法。仿真结果表明,与传统的优化策略相比,该控制策略在不牺牲燃油经济性的同时显著提升了驾驶性能。