复合翼无人机混合动力系统能量管理策略设计

以某最大起飞质量为25 kg的复合翼无人机混合动力系统为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建动力系统关键部件数学模型、集成复合翼无人机混合动力系统级仿真模型,依据复合翼无人机在多点悬停作业场景下的飞行任务要求,设计相应的飞行任务剖面与基于等效燃油最小消耗的能量管理策略,进行仿真试验验证。结果表明：基于等效燃油最小消耗能量管理策略的无人机动力系统的油门跟随性良好,满足无人机实际运行需要;动力电池荷电状态可以维持在设定值附近,相对误差小于1.5%;相比基于规则的能量管理策略,基于等效燃油最小消耗管理策略的混合动力系统无人机在点对点飞行和多点悬停作业2种飞行工况下的燃油消耗分别下降了6.07%、5.49%。     

基于综合燃油消耗率的混合动力汽车能量管理策略研究

通过对单轴并联式混合动力汽车综合燃油消耗率的建模计算,以综合燃油消耗率(Integrated Specific Fuel Consumption,ISFC)最低为目标确定了该混合动力系统各工作模式的工作范围,并制定了相应的整车能量管理策略。在此基础上,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立了混合动力系统能量管理策略的仿真模型,结果表明采用控制策略使该混合动力汽车的燃油经济性比传统汽车和采用基线控制策略的相同混合动力汽车有显著提高。     

复合翼垂直起降无人机直驱混合动力系统验证设计与试验建模方法

为了提升垂起固定翼无人机垂直机动时间,在简化油电混合动力系统研究与应用难度的同时提高油电混合动力垂起固定翼无人机能量利用率与动力冗余度,提出了一种油电混合动力垂起无人机动力系统拓扑结构方案。基于此拓扑结构选择与开发适配于起飞重量为15-20kg的垂起固定翼无人机动力系统软硬件,以此搭建了油电混合动力垂起无人机动力系统一体化验证平台,该验证平台能够在地面模拟油电混合动力垂起无人机不同工况与工作模式,同时具有较强的人机交互性,能够实现对动力系统不同工况下的典型输出参数采集。基于此验证平台,设计了动力系统稳态特性与动态特性试验方案,采用试验建模法建立了动力系统稳态与动态数学仿真模型,通过仿真与实物对比试验分析法,验证试验方案可行性与模型准确性。动力系统配装垂起无人机完成飞行试验,全系统工作正常,验证了实际工况下动力系统的可靠性。     

车用柴油串联式混合动力系统经济性试验研究

为评估柴油串联式混合动力客车动力系统的性能,特别是燃油经济性,建立了串联式混合动力系统测试平台.在详细描述串联式混合动力系统能量管理策略和辅助动力单元(APU)控制的基础上,通过中国城区公交道路循环测试,对影响串联式混合动力系统燃油经济性的几个要素进行了分析.研究结果表明:在既定能量管理策略的基础上,制动能量回馈、电驱动子附件功率和发动机怠速是影响燃油经济性的三个显著因素.     

基于价值损耗的燃料电池混合动力能量管理策略评价

为了评价燃料电池混合动力系统能量管理策略的经济性,对基于状态机和模糊逻辑2种能量管理策略的燃料电池混合动力叉车的价值损耗进行分析。首先,通过分析燃料电池和锂电池的工作特性,分别构建依赖实际工况的燃料电池单体电压衰减率模型和锂电池容量衰减率模型;同时定义计及燃料电池氢耗量的燃料电池混合动力系统的综合价值损耗指标。其次,通过测试叉车极限工况,计算燃料电池功率和锂电池容量,并根据母线电压确定锂电池SOC范围。最后,设计基于状态机和模糊逻辑的2种燃料电池混合动力叉车能量管理策略,并通过仿真分析在叉车一次循环工况下2种能量管理的价值损耗。研究结果表明:相较于模糊逻辑策略,采用状态机策略造成燃料电池寿命损耗提高7.81%,氢耗量提高1.89倍,锂电池寿命损耗减小21.33%。     

混合动力货车能量管理策略硬件在环仿真研究

针对等效燃油消耗最小策略（equivalent consumption minimum strategy,ECMS）获得优化等效因子的途径提出了一种基于粒子群寻优算法的重型混合动力卡车等效油耗最小控制策略。该策略采用粒子群算法并以整车油耗与终止电池组荷电状态（state of charge,SOC）偏离目标SOC程度的绝对值加权之和作为适应性函数,对等效油耗最小策略的关键参数进行选取。根据该重型卡车的传动系统构型,基于Simulink建立了车辆的纵向动力学模型,并基于此模型分别设计了基于动态规划（dynamic programming,DP）算法优化规则的能量管理策略和基于等效油耗最小的控制策略。在选取的测试工况下验证优化后的策略,硬件在环测试结果表明,在保持SOC稳定的情况下相比于基于DP算法优化规则的能量管理策略,所提出的基于粒子群算法优化的等效油耗最小策略使发动机油耗降低3.63%及1.36%。     

氢燃料电池船舶能量管理策略

基于规则与基于功率跟随的控制方式分别设计氢燃料电池船舶能量管理策略,并对所设计的能量管理策略进行仿真分析。结果表明所设计的2种能量管理策略在船舶运营时能够满足锂电池的充电需求,维持锂电池荷电状态（state of charge,SOC）在合理范围内。与基于规则的能量管理策略相比,当采用能量跟随的能量管理策略时动力系统所需的锂电池容量更小,燃料电池工作点波动更频繁。     

混合动力重卡自适应等效燃油消耗最小化能量管理策略北大核心CSCD

为解决等效燃油消耗最小化策略的关键参数在不同工况下的动态调整,提出一种适用于混合动力重型汽车的自适应等效燃油消耗最小化策略(adaptive equivalent consumption minimization strategy,A-ECMS)。该策略以层次聚类算法得到的6种典型行驶工况为例,提出了一种基于神经网络工况识别算法。应用改进的混沌粒子群优化(chaosparticle swarm optimization,CPSO)算法优化特定驾驶循环下等效燃油消耗最小化策略(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)的3个关键参数:等效因子、惩罚函数的比例因子和发动机起动车速阈值。提出了一种基于工况识别的新型自适应能量管理策略对关键参数进行优化,根据该重型卡车的传动系统构型,建立了车辆的纵向动力学模型,并通过仿真进行了验证。仿真结果表明复合工况驱动循环下的CPSO-ECMS和A-ECMS控制策略与传统等效燃油消耗策略相比,油耗分别降低了5.9%和8.9%。     

发动机管理策略对增程式电动车燃油经济性的影响研究

为了提高增程式电动车的燃油经济性,在传统定点控制式发动机管理策略的基础上,提出了模糊控制式管理策略,对不同的发动机管理策略进行了仿真研究。在CRUISE软件中建立了增程式电动车的驱动系统模型,并在Simulink软件中搭建了发动机管理策略模型。在模糊逻辑控制器中,使用T-S模糊系统和Mamdani模糊系统,建立了模糊控制规则。在全球统一轻型车测试规程(worldwide light-duty test cycle,WLTC)循环工况下进行了联合仿真,将模糊控制式管理策略与定点控制式管理策略的结果进行了对比分析。仿真结果显示,与定点控制式管理策略相比,基于T-S模糊系统和Mamdani模糊系统的发动机管理策略分别使增程式电动车的燃油经济性提高了12.52%和10.60%。其中,基于T-S模糊系统的发动机管理策略效果更好,燃油经济性更优。     

发动机管理策略对增程式电动车燃油经济性的影响研究

为了提高增程式电动车的燃油经济性,在传统定点控制式发动机管理策略的基础上,提出了模糊控制式管理策略,对不同的发动机管理策略进行了仿真研究。在CRUISE软件中建立了增程式电动车的驱动系统模型,并在Simulink中搭建了发动机管理策略模型。在模糊逻辑控制器中,使用T-S模糊系统和Mamdani模糊系统,并建立了模糊控制规则。在全球统一轻型车测试规程（worldwide light-duty test cycle,WLTC）循环工况下进行了联合仿真,将模糊控制式管理策略与定点控制式管理策略的结果进行了分析。仿真结果显示,与定点控制式管理策略相比,基于T-S模糊系统和Mamdani模糊系统的发动机管理策略使增程式电动车的燃油经济性分别提高了12.52%和10.60%。其中,基于T-S模糊系统的发动机管理策略效果更好,燃油经济性更高。     

基于模糊控制的燃料电池列车能量管理研究

能量管理策略是燃料电池混合动力列车的一个关键技术。在现有模糊控制策略的基础上,文中提出一种基于粒子群算法的模糊控制能量管理策略,介绍该策略的工作方法及实现过程。仿真表明,该策略不仅能实现燃料电池混合动力机车的能量管理,还能降低燃料的损耗。     

混合动力电动汽车实时控制策略

合理有效的能量管理策略是混合动力电动汽车(HEV)取得最佳燃油经济性、降低排放和保持良好动力性的关键。本文对混合动力电动汽车能量管理策略的分类、现状和发展趋势进行了介绍，并详细分析了基于全局优化理论的实时能量管理策略原理。实时控制策略模型将电机输出功率转化为等效的燃油消耗量，以车辆的动力性为限制条件，以燃油经济性和排放最小化为目标建立目标函数模型，为发动机和电动机工作点的决策提供合理的目标函数。实时控制根据行驶路况实时调整发动机和电动机的工作方式，实现了实时全局优化。     

轻微型无人机活塞发动机测控与建模方法

针对活塞发动机应用到油电混合动力无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）系统中燃油经济性的不确定性,基于Arduino平台开发了一套轻微型无人机活塞发动机测控试验台,给出了试验台总体设计方案,介绍了测控系统的总体架构和功能。基于多元线性回归数据处理方法,对测控试验台采集到的数据进行处理,在MATLAB中将发动机等燃油消耗率曲线和等功率曲线拟合成三维模型,获得了活塞发动机万有特性曲线,在此基础上建立了活塞发动机稳态模型。此外,采用实验建模法在Simulink软件中建立了轻微型无人机活塞发动机动态模型,通过模型数据与实物数据进行对比,验证了建模方法的有效性。结果表明,测控试验台具有较高的稳定性与良好的精度,所建立的活塞发动机数值模型能够较好地表征发动机稳态与动态响应过程,该建模方法能够寻找到轻微型无人机活塞发动机工作高效区间。     

集成起动电机混合动力汽车能量管理试验研究

利用Matlab/Simulink软件建立了基于简单规则的混合动力汽车能量管理策略模型,通过对试验数据的分析,证明了能量管理策略的有效性,同时通过对整车在进行市区加市郊综合行驶循环试验工况(NEDC)中获得的油耗数据的分析,表明该系统与相同动力普通汽车相比在油耗方面降低了10%左右。     

混合动力公交车深度强化学习能量管理策略研究

以某款双行星排混合动力公交车为样车,针对控制变量柴油机转速的离散控制和连续控制分别提出基于双深度Q网络(double deep Q-learning, DDQN)和基于双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradients, TD3)的能量管理策略,并使用优先级经验回放对策略进行优化。运用仿真试验,研究样车在C-WTVC工况下的能量管理特性。通过与动态规划策略(dynamic programming, DP)进行对比发现：DDQN和TD3策略收敛速度快,具有较强的自适应能力;与DP策略相似,DDQN和TD3策略在控制逻辑上均表现为低速和较低转矩时纯电驱动,高速和较高转矩时混合驱动;三种策略下柴油机均主要工作于中低转速区间,且TD3策略可以对柴油机转速进行连续控制;DDQN和TD3策略的百公里油耗分别为19.51L和19.48L,燃油经济性均达到DP策略的93%,研究证明了DDQN和TD3策略的有效性。     

同步碎石封层车增程电驱动混合动力系统设计研究

通过分析传统同步碎石封层车的整车结构、工作原理、作业流程,提出了同步碎石封层车串联混合动力系统结构;基于某型号同步碎石封层车基本参数及动力性能指标,对同步碎石封层车混合动力系统中主要动力元件进行参数匹配研究及选型;结合混动同步碎石封层车4种工作模式下能量流动特点和转场、作业两种工况下的能量需求,研究系统能源管理系统,制定增程式车辆发动机和辅助能量源间的能源管理策略。运用Cruise仿真软件搭建同步碎石封层车混合动力系统仿真模型,将所提能源管理策略导入Cruise仿真平台,基于Cruise和MATLAB联合仿真来研究混动同步碎石封层车动力性能。仿真结果表明：混合动力同步碎石封层车各部分参数匹配都能很好地满足工作要求,发动机可以一直工作在最佳范围内,波动较小,混动同步碎石封层车节油率为24.7%,能量回收率为20.34%,燃油经济性能得到较大提高。     

E30w含水乙醇汽油对电喷汽油机性能和排放的影响

在SQR481F电喷发动机上进行了E30w含水乙醇汽油与93#纯汽油的动力性、经济性与排放特性对比试验研究。试验结果表明：在电喷汽油机未做任何调整的情况下,燃用E30w含水乙醇汽油后,功率下降约3.4%～12.1%;有效燃油消耗率较93#纯汽油增加,当量燃油消耗率有所降低;CO和HC的排放量明显改善,最大下降幅度分别为12.6%和22.4%,NOx无明显改善。     

并联式混合动力汽车模糊能量管理策略优化

文章分析了并联式混合动力汽车电机和发动机功率的实时分配问题,为提高发动机和电机的工作效率,设计了一种基于蚁群优化的模糊控制策略。通过发动机台架性能测试的实验数据,拟合得到发动机工作效率函数,并绘制发动机工作效率图。根据发动机工作效率图制定模糊控制规则,并以发动机工作效率为优化目标,利用蚁群算法对模糊隶属度函数参数进行优化。ADVISOR的仿真结果表明,与未优化的模糊控制策略相比,优化后的模糊控制策略能更有效地改善混合动力汽车的整车燃油经济性,并能更好地解决电池过度放电的问题,提高电池的工作寿命。     

并联混合动力汽车能量管理与转矩协调控制策略

研究并联混合动力汽车的控制策略。基于发动机输出转矩最优的能量管理策略,对并联混合动力汽车在工作模式切换中的相互配合问题,提出发动机动态转矩控制+动力电池荷电状态(state of charge,SOC)干预+电机转矩补偿控制的转矩协调控制方法;在Matlab/Simulink/Stateflow平台搭建整车能量管理控制策略模型,控制发动机工作在高效率区,保证发动机输出最优转矩;根据电池的SOC干预电机的运行状态,协同发动机提供整车需求转矩。在Cruise平台下建立整车模型,以新欧洲驾驶周期作为循环工况进行离线仿真。结果表明,能量管理与转矩协调控制策略能够有效分配电机和发动机的转矩输出,满足混合动力汽车多模式切换的要求。     

自由活塞发动机关键设计参数及其性能的仿真优化研究

针对拟开发设计的用于混合动力汽车的自由活塞发动机-发电机系统,对其自由活塞发动机的关键设计参数(活塞组件质量、压缩比、点火提前角及其经济性和动力输出特性),进行了仿真优化研究。研究结果表明:经参数优化后的自由活塞发动机标定功率为7.42 kW,相比原机的标定功率提高了1.17 kW;最低燃油消耗率为313.4 g/(kW·h),相比原机节省燃油34%。