插电式混合动力汽车动力系统参数研究

在研发一款新车的初期,如何设计动力系参数以达到与汽车发动机的合理匹配是设计中一个关键的问题。针对一种新型插电式混合动力汽车(Plug-in HEV,PHEV)的动力系统进行分析研究,综合汽车动力性评价指标和经济性评价指标为目标,提出了用工程分析与仿真校验相结合的方法对传动系统的主要部件进行了选型,确定了发动机、ISG电机、后驱动电机、主减速器、电池的参数,最后利用Matlab\simulink和ADVISOR软件对整车性能进行仿真计算,结果表明所确定的动力系统的参数基本达到了汽车的动力性和经济性的设计要求,为后期的研发工作起到了很好的铺垫作用。     

并联混合动力汽车能量管理建模及优化研究

为了降低混合动力汽车的能耗,提高其能量回收率及减少其尾气排放量,对并联式混合动力汽车(PHEV)的能量管理系统采用基于粒子群优化的模糊控制进行分析与设计。首先在Matlab中的Simulink软件上建立了模糊控制器模型,根据经验设计模糊控制规则;然后将模糊控制器嵌入到Advisor仿真软件的并联式混合动力汽车模型中,并用粒子群优化算法对该模糊控制器进行优化;最后选择几种典型的运行路况进行仿真分析研究。仿真结果表明,在满足汽车行驶性能的前提下,优化后的模糊控制器不仅能有效降低尾气的排放,并且能明显提高能量回收率。     

应用粒子群算法优化模糊规则的自适应多目标控制策略

为了改善一款插电式混合动力汽车(PHEV)的燃油经济性和排放性能,本文利用等效燃油消耗最小方法(ECMS)建立以油电转换等效因子为核心的多目标控制策略.首先,在建立PHEV模型和多目标优化价值函数的基础上,构建了模糊比例积分等效因子优化模型.随后,利用粒子群优化(PSO)算法通过对隶属度函数值及控制规则进行优化以得到更...     

插电式混合动力汽车车速预测及整车控制策略

本文针对插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)这一典型混杂系统,提出了一种基于车速预测的混合逻辑动态(mixed logical dynamical,MLD)模型预测控制策略.首先,通过对发动机和电动机能量消耗模型进行线性化,建立双轴并联插电式混合动力城市公交车的动力传动系统数学模型;其次,运用模糊推理进行驾驶意图分析,提出基于驾驶意图识别和历史车速数据相结合的非线性自回归(nonlinear auto-regressive models,NAR)神经网络车速预测方法进行未来行驶工况预测.然后,以最小等效燃油消耗为目标建立PHEV的混合逻辑动态模型,运用预测控制思想对车速预测时域内最优电机转矩控制序列进行求解.最后,通过仿真实验验证了本文所提出控制策略在特定的循环工况下与电动助力策略相比,能够提高燃油经济性.     

单轴联结式并联混合动力汽车分层切换控制设计

为提高整车燃油经济性,降低尾气排放,本文针对单轴联结式并联混合动力汽车(parallel hybrid electric vehicle,PHEV)提出了一种分层切换控制方法.首先,在分析发动机稳态效率和电池充放电内阻变化规律基础上,采用分层切换思想,制定了PHEV各运行模式间切换规则.然后,研究了不同目标运行模式下的能量分配策略,针对单一驱动模式和3种制动模式,设计了基于规则的转矩分配策略;针对混合模式,分别设计了行车充电/混合驱动模式下的Lyapunov优化功率分配策略以及驻车充电模式下的Willans line模型极值法功率分配策略.最后,仿真结果表明,所提出方法可确保发动机和电池工作在高效区.在UDDS+HWFET工况下,与电辅助策略相比,百公里油耗降低了40.82%,CH,CO和NOx的排放量分别减少了2.86%,4.41%和8.02%;与基于庞特里亚金最小值原理(Pontryagin’s minimum principle,PMP)的全局优化策略相比,百公里油耗降低了9.37%.     

考虑发动机排气背压阈值的柴电混合动力汽车最优控制

根据柴油发动机台架试验结果,分析排气背压对发动机性能的影响,在设计插电式柴电混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)控制策略时考虑排气背压对油耗与排放的影响因素.以排气背压和蓄电池荷电状态为状态变量,利用庞特里亚金极小值原理,求解以插电式混合动力汽车油耗与颗粒物排放量的多目标泛函,从而得到整车油耗与排放综合最优控制策略.在MATLAB/Simulink仿真平台下建立了包含柴油颗粒过滤器(diesel particle filter,DPF)压力损失和捕集效率模型的整车动力学模型,对上述所得最优控制策略进行验证,并与二阶段(charge-depleting and charge-sustaining,CD–CS)控制策略和无排气背压状态最优控制策略进行对比.仿真结果表明,本文建立的最优控制策略相对于其它两种控制策略均能明显降低排气背压升高对发动机性能的影响,有效地改善了整车燃油经济性和排放性.最后通过台架试验对所提出的最优控制策略的有效性进行验证,结果表明,采用该控制策略优化后的等效燃油消耗量与颗粒物(particulate matter,PM)排放量分别降低了9.68%和32%.     

汽车恒速下坡用水液力缓速器控制策略研究

在分析了水液力缓速器控制系统结构原理及汽车恒速下坡过程的基础上,提出了一种水液力缓速器控制汽车恒速下坡的参数自整定模糊控制策略;根据水液力缓速器系统数学模型和整车制动动力学模型,在Matlab/Simulink中建立了汽车恒速下坡动力学仿真模型;对某型货车在最高档以不同初速度下坡进行仿真分析,并对比模糊控制策略,仿真结果表明参数自整定模糊控制策略明显改善了水液力缓速器恒速控制系统的动态和静态特性,使其具有超调量小、动态响应快等优点.     

基于强度Pareto进化算法的有约束并联混合动力汽车多目标优化

将混合动力系统多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解需要设置权系数。为避免设置权系数,研究基于强度Pareto进化算法（SPEA2）的有约束并联式混合动力电动汽车(PHEV)参数优化方法。该方法基于Pareto支配性原理判定候选方案的优劣,采用ADVISOR仿真PHEV,并将仿真所得的燃油消耗量与污染物排量作为候选方案的目标值。实验结果表明,该方法所获得的控制策略与传动系统参数,在提高PHEV工作效率、整车性能及降低燃油消耗与污染物排放等方面效果显著。     

基于变结构控制发动机转速性能研究

在发动机转速性能优化过程中,针对于传统滑模变结构控制在发动机转速控制中出现的转速抖振现象造成系统不稳定。传统的滑模变结构控制方法不能解决高频抖动问题,无法直接应用到系统中。为解决上述问题,提出通过采用模糊滑模变结构(F-SMC)的控制方法,消除高频抖振对控制器性能的影响.首先,在变结构控制变量的基础上引入模糊控制分量;其次对模糊控制分量进行了设计,并在MATLAB软件上进行了计算机仿真.仿真结果表明,采用模糊滑模方法使汽车发动机转速控制器可以提高系统的鲁棒性。     

汽车发动机与传动系优化匹配的仿真研究

如何设计传动系参数以达到与汽车发动机的合理匹配是汽车设计中一个重要的组成部分.文中以汽车主减速比和各档传动比为设计变量,综合汽车动力性评价指标和经济性评价指标作为目标函数,建立了优化模型,应用优化规划理论对汽车传动系参数进行优化设计,开发出了一套汽车传动系参数优化设计的仿真软件,实现了汽车发动机与传动系的最佳匹配.文章最后以某载货汽车为例,利用该优化仿真软件进行了设计计算,仿真结果表明,该设计方法是可行的.     

模糊时滞系统的输出反馈控制及其稳定性分析

利用模糊T－S模型对一类不确定非线性时滞系统进行建模，在此基础上，提出了模糊不确定时滞系统的状态反馈控制及其输出反馈控制的设计，并给出了模糊闭环系统渐近稳定的充分条件，基于李亚普诺夫函数和线性矩阵不等式方法，证明了模糊系统的渐近稳定性。     

A self-tuning fuzzy controller for a class of multi-input multi-output nonlinear systems

This paper presents a systematic design procedure of a multivariable fuzzy controller for a general Multi-Input Multi-Output (MIMO) nonlinear system with an input-output monotonic relationship or a piecewise monotonic relationship for each input-output pair. Firstly, the system is modeled as a Fuzzy Basis Function Network (FBFN) and its Relative Gain Array (RGA) is calculated based on the obtained fuzzy model. The proposed multivariable fuzzy controller is constructed with two orthogonal fuzzy control engines. The horizontal fuzzy control engine for each system input-output pair has a hierarchical structure to update the control parameters online and compensate for unknown system variations. The perpendicular fuzzy control engine is designed based on the system RGA to eliminate the multivariable interaction effect. The resultant closed-loop fuzzy control system is proved to be passive stable as long as the augmented open-loop system is input-output passive. Two sets of simulation examples demonstrate that the proposed fuzzy control strategy can be a promising way in controlling multivariable nonlinear systems with unknown system uncertainties and time-varying parameters.     

基于探索群策略鸽群优化的高超声速飞行器飞/发一体化控制

高超声速飞行器飞/发一体化系统具有气流一体化、结构一体化等强飞/发耦合特性,为控制系统的设计带来一定的挑战。针对高超声速飞行器控制系统设计问题,首先在建立高超飞行器飞/发一体化系统模型的基础上,设计了相应的纵向控制律,提出了一种新型的探索群策略鸽群优化算法,并将其应用于高超飞行器飞/发一体化控制参数整定。最后,通过探索群鸽群优化算法对控制参数进行优化,并与基本鸽群优化、粒子群优化进行了对比仿真分析,验证了所提探索群策略鸽群优化算法的可行性和优越性。     

Stability analysis and design of Takagi-Sugeno fuzzy systems

This work presents stable composite control criteria for multivariable Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems. On the basis of the linear matrix inequality (LMI) control strategy and parametric optimization, the composite fuzzy control algorithms are derived. Unlike earlier studies of fuzzy control systems on an LMI framework, this investigation develops a supervisory control approach, such that a fuzzy controller can be synthesized more efficiently. Moreover, a robust control scheme is applied to the T-S fuzzy model with parametric uncertainties. The sufficient conditions are deduced in the form of reduced LMIs and adaptive tuning rules. Finally, numeric simulations are given to validate the proposed approach.     

电子节气门控制策略仿真研究

为缩短电子节气门控制策略的开发时间,优化内燃机汽车的动力性与排放性,建立了电子节气门系统数学模型,对其存在的非线性因素进行了分析,对比了PID控制策略、模糊控制策略及滑模变结构控制策略在电子节气门控制系统上的控制效果.利用Matlab/Simulink建立3种控制策略的仿真模型,实验结果表明,滑模变结构控制在控制精度和响应速度方面具有很好的控制性能,模糊控制的控制效果中等,PID控制效果相对较差但控制算法简单便于实现.     

基于遗传算法的发动机模糊控制

模糊控制不依赖被控对象的数学模型，模糊控制应用于航空发动机控制取得了较好的效果。但是，模糊控制设计，较多地依赖设计者的主观经验，工作量大、负担重。遗传算法具有良好的寻优能力，该文将遗传算法应用到了航空发动机模糊控制中，使大量的设计寻优工作，可以通过程序自动寻优，对遗传算法寻优的发动机模糊控制系统进行了仿真，结果表明遗传算法不但改进了发动机模糊控制器的设计，而且整个控制系统具有良好的性能。     

涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究

常规的涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制技术,对发动机转速扭矩参数的调整不太精准,导致转速控制效果较差;因此,提出涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究;文章首先对逻辑进行模糊化处理,得到相应的隶属度函数,对其进行模糊推理,并采用重心法进行去模糊化;将模糊子集的参数作为控制器的主要参数,形成涡轴航空发动机转速模糊控制器;再基于此,构建转速模糊控制器系统结构,以便后续对实施自适应模糊控制;最后对变化率的调整规则进行设计,将转速波动控制在较小的范围内,并建立参数调整规则表,按照模糊自整定数值关系,对发动机转速扭矩参数进行精确调整,从而对发动机转速进行自适应模糊控制;仿真结果表明,使用文章设计的方法,对涡轴航空发动机转速进行自适应模糊进行控制后,能够较好地将发动机转速控制在3 000 rpm附近小波动振荡,说明该方法的控制效果较好;当阶跃干扰为10 N·m时,转速波动在11.38～17.77 rpm之间,当阶跃干扰为15 N·m时,转速波动的平均值在11.69～17.81 rpm之间,相对于对比方法均较小,说明该方法具有较好的应用价值。     

植保机钟摆式喷杆主动悬架自适应模糊控制

针对具有不确定性与参数时变性的钟摆式喷杆主动悬架系统的运动控制问题,设计出一种基于间接型自适应模糊控制方法的喷杆位姿主动控制器。为一种结构简单、成本低廉且应用广泛的钟摆式喷杆主动悬架系统建立了数学模型,并在此基础上,为了不失一般性,对系统模型进行了输入输出线性化变换。应用间接自适应模糊控制方法克服由于系统不确定性以及外部干扰带来的一些负面影响。此外,应用Lyapunov综合法设计控制器中调整参数的自适应律。仿真结果表明,所提出的控制方法具有快速响应性以及较强的自适应性和鲁棒性。所设计的控制器有利于提高植保机的喷雾均匀性及喷杆的稳定性。     

基于T-S模糊神经网络的涡扇发动机加速控制

航空发动机足一个结构复杂的非线性强多变量控制对象。随着航空发动机全权限数字式电子控制器的研制和应用,发动机加速性能要求的不断提高,对发动机加强智能控制技术的应用是必然的趋势。因此将智能控制引入到航空发动机控制系统中,根据模糊控制与神经网络结合的思想,针对涡扇发动机加速控制中的最优控制问题,提出了基于T—S（Tagaki—Sugeno）模型的模糊神经网络的发动机加速控制,并对控制系统的结构、网络结构进行仿真实现。仿真结果表明方法在满足发动机加速控制中各约束条件的前提下,不喘振、不超温、使发动机加速过程安全稳定,且加速时间短。     

无级变速汽车的自适应模糊控制研究

为提高无级变速汽车控制系统对外界负荷扰动和各种运行工况的自适应能力,本文在简单的无级变速系统模型的基础上,设计了无级变速汽车的自适应模糊控制系统.所设计的自适应模糊控制系统由参数自调节油门模糊控制器和混合型模糊-PID的无级变速器速比和制动控制器构成,该控制系统只与汽车的瞬时运行状态有关而与汽车的参数无关,因此它对不确定的汽车参数和外界负荷的扰动具有良好的鲁棒性.仿真结果表明所设计的模糊控制系统具有良好的自适应能力.