重型串联式液压混合动力汽车控制策略研究

【摘要】：近年来,混合动力汽车技术凭借其对于提高车辆燃油经济性和减少尾气排放的巨大贡献,已经引起各国政府和科研机构的高度重视。串联式液压混合动力技术与市场上的混合动力电动汽车和并联式混合动力技术不同,它需要一个独立的能量管理控制策略来实现主动力源发动机和辅助动力源蓄能器间最佳能量优化配置。在串联式液压混合动力汽车的结构布置中,发动机可以与车辆的负载解耦,蓄能器用来储存回收的制动能量并在适当的工况补充发动机功率,以提高发动机的能源利用效率和减少排放。 针对上述控制策略的问题,设计了重型串联式液压混合动力汽车(HeavySeries Hydraulic Hybrid Vehicles,HSHHV)基于规则的能量管理策略。在Matlab/Simulink仿真平台下,根据各主要部件的物理特性建立数学模型和仿真模型。探讨了基于规则控制策略的动力传递关系和控制信号输入输出；对于液压混合动力汽车的主要部件,如蓄能器、双向变量马达的选取作了详细分析；深入研究分析了基于规则控制策略的工作模式设计、发动机和蓄能器间的能量分配依据、控制策略在Matlab/Simulink/STATEFLOW模块下的实施等问题。通过仿真模拟,对控制策略的效果进行了分析评价。燃油经济性较传统汽车相比有明显提高,所设计的控制策略可靠有效。 研究了一种模糊控制算法的控制策略,以进一步改善液压混合动力汽车的燃油经济性。设计了输入输出变量模糊集合及相应的隶属度函数；制定模糊控制器,根据被控对象的物理意义和专家知识经验,设置控制规则库；通过对输入变量车速和车速变化率的模糊运算和模糊推理,依据控制规则库进行模糊决策,输出车辆的工况因子信号。在Matlab/Simulink平台下,对所设计的模糊控制策略进行仿真验证分析。仿真结果表明：在模糊控制策略下燃油经济性较规则控制有一定程度的提高,车辆运行更加平稳。 【关键词】：基于规则的控制策略 模糊控制 液压混合动力汽车 蓄能器 双向变量马达 燃油经济性
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及目的意义10-11
• 1.2 混合动力汽车概述11-18
• 1.2.1 并联式液压混合动力汽车13
• 1.2.2 串联式液压混合动力汽车13-14
• 1.2.3 混联式液压混合动力汽车14-15
• 1.2.4 液压混合动力汽车国内外研究现状15-18
• 1.3 混合动力汽车控制策略研究现状18-20
• 1.4 本文主要研究工作20-22
• 第二章 重型串联式液压混合动力汽车整车模型22-38
• 2.1 整体外形23
• 2.2 发动机模型23-25
• 2.3 车辆动力学模型25-27
• 2.4 发动机泵模型27-28
• 2.5 液压蓄能器模型28-32
• 2.5.1 液压蓄能器数学模型28-29
• 2.5.2 液压蓄能器选型29-32
• 2.6 双向变量马达P/M模型32-36
• 2.6.1 双向变量马达P/M数学模型32-33
• 2.6.2 双向变量马达P/M选型33-36
• 2.7 燃油经济性36-37
• 2.8 本章小结37-38
• 第三章 基于规则的能量管理策略分析38-58
• 3.1 Matlab/Simulink整车仿真模型38-40
• 3.1.1 传统汽车整车仿真模型38-39
• 3.1.2 液压混合动力汽车整车仿真模型39-40
• 3.2 能量管理策略40-44
• 3.2.1 基于规则的控制策略40-42
• 3.2.2 工作模式42-43
• 3.2.3 基于规则控制策略的实施43-44
• 3.3 仿真分析44-56
• 3.3.1 传统汽车仿真分析45-47
• 3.3.2 液压混合动力汽车HSHHV仿真分析47-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 液压混合动力汽车模糊控制策略58-74
• 4.1 模糊控制算法58-60
• 4.1.1 模糊集合58-59
• 4.1.2 模糊运算和模糊关系59-60
• 4.1.3 模糊决策60
• 4.2 模糊控制器基本原理60-62
• 4.2.1 模糊控制器组成60-61
• 4.2.2 模糊推理机制61
• 4.2.3 模糊控制器设计的主要内容61-62
• 4.3 模糊控制策略系统设计62-66
• 4.3.1 输入输出62-64
• 4.3.2 规则库64-65
• 4.3.3 控制器设计65-66
• 4.4 仿真分析66-71
• 4.5 本章小结71-74
• 第五章 全文总结与展望74-76
• 5.1 全文总结74
• 5.2 全文展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82

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