多轴串联式混合动力车辆参数匹配研究

以串联式混合动力多轴重型特种车辆为研究对象,混动参数匹配的合理性决定了车辆动力源潜能的发挥、机电子系统之间的协同程度以及动力性、经济型、可靠性等关键技术指标满足要求。为了提升车辆的综合性能,需要在初始设计阶段对车辆关键子系统进行匹配优化设计。结合国内外研究经验,从性能需求层面出发,对车辆边界约束条件进行计算分析,优化车辆重要混动参数,形成了车辆混动参数匹配优化模型,提升匹配过程的精准性。最后,通过典型循环工况仿真验证,证明了该参数匹配方法的合理性。     

基于轨迹规划与CNN-LSTM预测的履带式混合动力无人平台能量管理优化

混合动力能量管理策略是混合动力系统的关键技术之一,对整车效率和燃油经济性等综合性能起到决定性作用。对于履带式混合动力无人车辆,其复杂的行驶工况对能量管理策略提出更高要求。在传统工况预测方法的基础上,提出一种基于无人驾驶轨迹规划的卷积神经网络与长短期记忆网络的预测模型。针对系统状态变量与控制变量搜索范围广、计算量大的问题,优化动态规划算法以获得最优控制序列;设计模型预测控制方法实现能量管理优化控制;通过实车试验进行验证。研究结果表明,采用卷积神经网络与长短期记忆网络的预测模型比基于规划速度的直接预测模型的精度提高了3%;基于该模型预测控制的能量管理实时优化策略,比基于传统多步神经网络策略的等效燃油消耗量减少了3.9%,改善了整车燃油经济性。     

串联式混合动力履带车辆急加速工况功率平衡控制策略

串联式混合动力履带车辆前后功率链功率是否平衡,对车辆的动力性影响很大。针对实车急加速工况直流母线电压被拉低影响车辆动力性问题,开展串联式混合动力履带车辆急加速工况功率平衡控制策略研究。基于不同驱动电机外特性下系统波动情况,以及车辆行驶功率需求和发动机-发电机组响应特性,提出一种发动机-发电机组稳压和DC/DC-蓄电池组补偿的功率平衡控制策略,并通过实时仿真验证。实验结果表明,该策略可以平衡急加速工况前后功率链功率,直流母线电压波动范围-4.6%~2.36%,能够很好地保持系统稳定性。     

混合动力车辆动力系统建模与仿真

以并联式混合动力车辆为研究对象,基于MATLAB／Simulink软件,建立了发动机、电动机、蓄电池以及整车仿真模型,制定了整车控制策略．仿真结果表明,应用该策略对发动机与电机间的功率输出进行协调控制,能明显提高整车燃油经济性,并能够维持SOC在规定的工作区间变化．     

考虑旋转质量影响的混合动力车辆加速性优化策略

电子无级传动(e-CVT)混合动力车辆具有无级变速的特性,其旋转质量换算系数δ随无级传动的速比变化,并且与发动机、电机的工作状态密切相关,优化δ对提高加速性能具有重要意义.首先应用动能定理,推导得到了针对电子无级传动车辆的时变旋转质量换算系数的计算式.基于该系数,针对一款电子无级传动混合动力车辆,利用二次规划方法对加速性能进行优化计算,得到了加速性能最优的控制策略,并进行仿真验证.结果表明,基于连续可变旋转质量换算系数得到的加速控制策略有利于混合动力车辆加速性能提升.     

串联式混合动力客车控制策略优化

混合动力客车通常包含发动机与蓄电池组两种动力源,如何对其输出功率进行分配,使系统总能耗达到最小是控制策略中需要关注的问题.针对客车行驶的特点,结合行驶工况的主客观识别,运用动态规划的方法对车辆动力系统中各部件的需求功率进行分配,并进行了系统仿真.仿真结果表明,与开关控制策略模式相比,该方法能够有效提高混合动力汽车的燃料经济性.     

履带式混合动力车辆能量管理策略与实时仿真

履带式混合动力车辆的动力性和燃油经济性的优劣在很大程度上取决于能量管理方法。根据车载能源输出特性和车辆行驶功率的需求,提出了一种发动机负载功率跟随和电池组功率补偿的能量管理策略,并给出了发动机、电池组和驱动电机等被控制对象功率平衡的实现方法。同时在dSPACE中搭建了“驾驶员-综合控制器”在环的履带式混合动力车辆能量管理实时仿真平台,进行了基于驾驶员真实输入的实时仿真研究。仿真结果表明,发动机沿最佳燃油消耗曲线工作,动力电池及时功率补偿,并能较好满足车辆最高车速、B/2转向等机动性所需功率变化,实现了车辆机动性和燃油经济性的良好匹配。     

重型车辆多挡并联混合动力系统的联合优化控制策略

重型车辆机电多挡并联混合动力系统中电机功率在变速器内部与机械功率耦合,发动机和电机都具有多个独立挡位,机电能量、功率分配与挡位关系复杂,功率分配和挡位确定及优化难度大。为统筹多挡并联混合动力系统的功率分配和挡位选择,提出功率与挡位联合优化的能量管理优化策略。建立系统在不同模式下的综合效率模型,定义经济性能量管理目标,定义成本函数对混合动力系统的换挡成本进行评价。以系统综合效率和换挡成本最优设计联合优化控制策略,用自适应模拟退火算法进行求解,同时优化变速机构挡位与转矩分配比例。结果表明：联合优化控制策略解决了系统转矩和挡位的耦合分配难题;该方法与经济性换挡规律规则相比可减少约4.84%的油耗,与初始单参数换挡规律相比可减少约14.74%的油耗;运用该方法可使混动系统的经济性有较大提升。     

基于越野工况预测的混合动力履带车辆能量管理策略

针对越野环境下混合动力履带车辆能量管理问题,设计了一种基于越野工况预测的能量管理策略。使用车载传感器测量车速、车辆姿态角,基于支持向量机进行路况分类,建立越野路况识别模型;针对不同的越野路况,基于马尔可夫链利用历史行驶车速和加速度建立速度预测模型;以某混合动力履带装甲车辆为对象,设计模型预测控制策略进行能量管理控制。研究结果表明,所提出的能量管理策略能够完成越野环境下履带车辆能量管理控制目标,有利于改善混合动力履带车辆性能。     

串联式混合动力车辆发电机组协调控制策略

串联式混合动力车辆在大功率加载过程中存在发动机超载灭车的问题。为实现机组平顺调节,分析发动机-发电机组在调节过程中失稳的原因,提出一种新型发动机-发电机组协调控制策略,优化机组的协调方法,减小机组动态调节过程中系统的能量损耗,改善车载综合电力系统母线的电能质量。硬件在环仿真实验结果表明：相比传统的控制策略,新型策略可以实现动态调节过程最小能量损耗,平抑直流母线电压波动,协助发动机-发电机组更好地执行整车能量管理策略。     

基于液压传动的履带车辆控制策略研究

通过对履带车辆有级变速带来的换挡频繁、动力中断等问题的深入分析,提出了一种基于液压传动系统的控制原理和控制结构.建立了动力传动系统的仿真模型,验证了该系统的控制原理和控制策略是可行的,能够实现车辆行驶和转向的无级控制.     

履带车辆零差速电力机械传动系统控制策略研究

针对一种履带车辆零差速电力机械式传动方案,在MATLAB/Simulink中搭建了传动系统中各主要分系统的模型;制定了发动机-发电机组采用功率跟随式控制策略,以及直驶电机和转向电机采用基于功率需求的扭矩控制策略;最后,完成了车辆传动系统在直驶工况和转向工况下的整体仿真分析.研究结果表明:发动机-发电机组采用功率跟随式控制策略时,使发动机在中高转速时的动态响应较好;直驶电机采用扭矩控制策略时,能使车辆的行驶速度达到60 km/h,0～32 km/h的加速时间小于8 s,基本能够满足车辆的速度性能和加速性能,说明该控制策略在理论上是可行的.     

基于代理模型进化的履带车辆动力学参数优化

为解决履带车辆动力学优化过程因代理模型构建和应用的不足而导致的参数寻优精度和效率不高的问题,提出基于代理模型进化的参数优化方法,将优化迭代和代理模型动态构建相融合,来降低仿真模型调用次数和提高优化效率。根据车辆几何拓扑结构,构建考虑履带包络效应的车辆多体动力学模型;提出优化设计变量空间的3层子空间划分方法,以及具有空间聚焦、空间约简和跳出局部寻优的多级模糊聚类空间约简方法,实现设计参数在3层子空间的高效缩减。以履带车辆多体动力学模型参数优化过程为例进行应用验证。研究结果表明：在3种路况下的履带车辆多体动力学优化过程降低仿真模型调用次数最高可达85%;表征履带车辆行进特性的综合性能指标分别提升约32.4%、24.5%、20.4%。证明了新方法可有效提高动力学模型的优化效率和精度。     

面向重型履带车辆的新式电涡流-液力复合型缓速器研究

履带车辆要求其辅助制动系统响应快、全速段功率密度高,而现有的液力辅助制动技术难以满足需求。为解决这一问题,基于电涡流和液力缓速技术优点与缺点互补的特性,对电涡流缓速器和液力缓速器进行了集成设计,提出一种电涡流-液力复合型缓速器结构。对此结构应用数值模拟方法预测电涡流制动与液力制动的速度特性,研究该缓速器控制策略,得到最佳制动性能。结果表明,电涡流-液力复合型缓速器电涡流部分响应时间在0.2 s以内、转速600 r/min以内主要依靠电涡流制动,转速600 r/min以上依靠电涡流与液力制动共同作用,在转速1 000 r/min工况下能够提供280 kW制动功率。     

电传动履带车辆功率调节直线行驶控制仿真

双侧电驱动履带车辆执行机构为驱动电机,两侧动力独立输出,控制灵活;为达到与传统机械车辆相同的驾驶感觉,设计了基于功率调节的直线行驶控制策略;为解决直线行驶两侧电机同步控制问题,研究了基于模糊规则的转矩补偿方法;基于Matlab和Recurdyn软件进行了直驶和转向工况仿真实验,表明所设计的控制策略能够提高车辆直线行驶的稳定性。     

电传动履带车辆双侧驱动转矩调节控制策略

为降低电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略中电动机控制任务量与难度,提出转矩调节控制策略。结合双侧电机驱动电传动履带车辆动力学特征,分析转矩调节控制策略的理论基础和可行性。把加速踏板、制动踏板以及方向盘操作映射为控制变量γ和ε,结合驱动电机转速一转矩特性设计转矩调节控制策略。在Simulink/Stateflow环境中建立包括驾驶员输入模块、转矩调节控制策略模块、电机及控制器模块以及车辆动力学模块的整车驱动系统模型。不同路面上多工况仿真和实车行驶试验验证了转矩调节控制策略可行性和有效性。该控制策略已在车辆上成功应用。     

履带车辆电传动系统两段式机电联合制动策略研究

为减轻电传动履带车辆制动过程对制动器的损害,根据电传动的特点,提出了机电联合制动方法.通过对电气和机械单独制动特性分析和原车采用三段式机电制动控制策略的分析,提出了两段式电传动车辆联合制动策略,并在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,结果表明:两段式制动策略能够减小系统对机械制动力的需求,很好地满足了制动目标.该研究为制动系统的设计提供了理论依据.     

分布式电驱动履带车辆驱动力协调控制策略研究

以某型分布式电驱动履带车辆为研究对象,为解决多驱动电机输出动力匹配的问题,提出一种分层协调控制策略。建立驱动力分层协调控制结构,将系统分为运动控制层、控制分配层以及防滑控制层;针对车辆主、从结构过驱动的特点,采用基于规则的方法设计主、从电机分配律,采用二次规划法设计轮毂电机优化分配律,并利用加权最小二乘法进行解算,以提高电动负重轮附着裕度,降低电动负重轮与履带轨面间的摩擦耗散能;设计了线性自抗扰防滑控制器,避免电动负重轮过度“滑转”,保证电动负重轮与履带轨面的有效附着。基于Matlab和RecurDyn的联合仿真实验表明,控制分配器能够实现驱动电机群力矩的优化分配,线性自抗扰控制器能够实现复杂路面条件下电动负重轮的防滑控制,提高车辆动力传递的稳定性和效率。     

基于转矩控制策略的电传动履带车辆驱动特性研究

从原理上探讨了通过直接控制左右侧电机的输出转矩大小来控制某电传动履带车辆整车运动的可行性,提出了转矩控制策略,建立了基于多体动力学软件RecurDyn／Track-HM的履带车辆整车行动部分三维多体动力学虚拟样机模型和基于控制系统分析软件Matlab/Simulink的综合控制器及电机控制系统模型,同时基于上述不同软件的接口技术建立了机械系统和控制系统协同仿真模型,对0～32 km/h的加速时间、不同车速下的100 m直驶偏移量、B/2转向及15°爬坡性能等驱动特性进行了协同仿真及实车试验研究,通过分析和比较验证了模型及转矩控制策略的正确性,为进一步深入研究其它驱动特性奠定了基础。