基于混杂模型预测控制的混合动力车辆能量管理

以并联式混合动力车辆为研究对象,针对其具有连续变量和离散变量并存的特点,采用混杂模型预测控制算法对其进行优化求解。首先,对发动机和电机的外特性曲线、行驶阻力曲线、发动机油耗曲面、电池功率曲面等进行线性化处理,并采用分段仿射自回归外生模型来拟合电池荷电状态计算公式;其次,在混杂系统描述语言工具箱中对各个线性化部分进行描述,并自动生成混合逻辑动态系统;最后,采用混杂工具箱对生成的混合逻辑动态系统进行求解,并将结果与基于非线性模型预测控制算法的结果进行对比。对比结果表明:采用这两种算法对UDDS、NEDC和US06这3个标准工况进行仿真时,基于混杂模型预测控制算法相对于非线性模型预测控制算法,燃油经济性分别提高了20.0%、15.5%和10.6%,且当预测时域小于9时,混杂模型预测控制算法的计算速度更快。     

线控制动系统踏板感觉模拟器设计与改进

设计开发一种线控制动（EHB）系统样机,选取不同过流孔径的踏板模拟器常闭电磁阀进行踏板行程-踏板力对比试验.结果表明：当将单个电磁阀直接接入踏板感觉模拟器回路时,随着制动力加载速度的提高,会产生实际制动踏板行程-踏板力关系曲线偏离目标曲线的问题,并且电磁阀孔径越小,偏离越大,借助于数学推导得出电磁阀过流孔径与踏板速度响应之间的理论关系.设计一种液压先导阀加入到踏板模拟器回路中,以提高系统通流能力和踏板速度响应,液压先导阀由原回路中的电磁阀控制.对改进的踏板模拟器回路进行仿真及试验,结果均表明：改进过的回路可较好地实现踏板行程-踏板力曲线精度,曲线受踏板力加载速度变化影响小,同时可使模拟器常闭电磁阀工作功耗更低,提高了系统的可靠性.     

基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制能量管理

以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制. 根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩. 与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测步长200步之内的预测准确度比指数函数高. 根据纵向动力学公式,可以由预测获得的需求转矩序列计算获得预测的车速序列;采用线性化处理的方法,将具有非线性特性的车辆模型转化成线性时变模型,采用线性时变模型预测控制算法进行求解;将基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法和基于规则的控制算法、工况已知的模型预测控制算法进行对比. 对比结果表明：基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法与基于规则的控制算法相比,在NEDC、UDDS和WLTC这3个标准工况下的燃油经济性均有所提高,但是与工况已知时的计算结果相比有提升的空间.     

气动-内燃混合动力系统的电液可变气门研究

针对气动-内燃混合动力在不同工作模式下顺利切换的关键问题,开展了电液驱动全可变气门开发研究.介绍了气动-内燃混合动力的不同工作模式,基于热力循环,分析了3种关键工作模式下的可变气门控制策略.以低速工况下混合动力系统气动模式为例,设计开发了无复位弹簧电液全可变气门原型样机,利用高速开关电磁阀控制可变气门液压油路通断,并基于NI-CompactRIO平台开发了可变气门控制系统,最后对电液气门进行了初步的试验分析.研究结果表明,电液全可变气门存在一定的响应延时,通过控制进油时间和保持时间,可以实现气门升程和正时的调整,满足气动模式常用转速范围工作要求.     

基于模型预测控制的协同式自适应巡航控制系统

在城市交通工况中,车辆的驾驶行为对其乘坐舒适性及燃油消耗有着很大的影响。因此提出一种在包含交通灯等信息的交通工况下的协同式自适应巡航控制系统,通过减少不必要的速度保持或加速来提升性能。系统通过处理当前交通信息的数据判断跟踪目标类别,运用模型预测控制来预测前车或车队未来状态,对不同的前方目标采用不同的权值来计算最优控制输入。通过控制车辆保持安全距离并在优化速度下行驶以实现多目标的优化。利用CarSim和Simulink联合仿真,仿真结果显示该控制系统在保证安全的前提下实现了主动的速度调节及目标的切换,在指定仿真工况中对比线性二次调节算法,加速度峰值、加速度变化率峰值及燃油消耗均有所降低,乘坐舒适性和燃油经济性得到较大提升。     

基于相平面方法的车辆稳定性控制

针对车辆的稳定性问题,基于相平面理论,通过建立二自由度车辆的扩展模型以及运用简化的魔术公式对实际的轮胎侧向力进行拟合,获得了相平面图并划分稳定的区域;研究路面附着系数和车速对相平面边界的影响,确定质心侧偏角与质心侧偏角速度β-β相平面及质心侧偏角与横摆角速度β-r相平面的边界函数,提出一种车辆稳定性控制方法.在建立的Simulink与Carsim联合仿真平台上,对所设计的控制器进行验证,当系统相轨迹超出稳定区域时,以稳定边界为控制目标,控制器集成2种相平面图计算所需要的横摆力矩,将不稳定的状态拉到稳定区域,从而实现了车辆稳定性的控制.最后,与受2种单一相平面控制、横摆角速度控制和未控制的车辆进行对比,结果表明:所设计的集成控制器有一定的优势,能够显著提高极限工况下车辆的稳定性.     

回收排气余热能的气动-内燃复合循环理论研究

为了提高内燃机能源利用率,提出一种回收排气余热能的气动-内燃复合循环方法,采用内燃机排气和压缩空气混合气作为气动循环工质,建立复合循环工作过程数学模型,分析其主要参数对循环性能的影响规律.研究结果表明：内燃机排气压力的增大、压缩空气占比的减小、气动发动机转速和行程/缸径比的减小均能提高内燃机排气利用率和复合循环效率.复合循环可通过调节气动循环转速或压缩空气占混合工质的比例来实现气动循环工质流量与混合工质流量的匹配.     

毫米波雷达整车辐射抗干扰仿真研究

整车辐射抗干扰测试时,车身上某些谐振区域存在的场强谐振现象,严重威胁着毫米波雷达及整车的运行安全。为研究整车的辐射抗干扰性能,以某车型搭载的毫米波雷达为研究对象,通过仿真手段建立毫米波雷达整车级电磁场仿真模型。仿真结果表明,毫米波雷达实车安装位置的场强大部分在40 dB(V/m)左右,受电磁谐振干扰的风险较低。整车辐射抗干扰实际测试的场强数据与仿真结果总体趋势一致,仿真方法可靠,有助于提前规避汽车电子产品处在谐振区域,降低开发风险,提升开发效率。