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混合动力汽车模式切换动态协调控制研究
| 论文题名： | 混合动力汽车模式切换动态协调控制研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;模式切换;模型预测控制;振动噪声 |
| 摘要： | 本文以某款双行星排式混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）为研究对象，针对模式切换过程中车辆平顺性和整车振动噪声特性变差这一问题展开研究，引入模型预测控制算法制定模式切换动态协调控制策略，并利用联合仿真平台验证控制策略的有效性；此外，建立了动力耦合系统的刚柔耦合动力学模型，基于此分析控制策略对模式切换过程车辆振动和噪声的改善情况。论文的主要工作如下： 首先，研究了该HEV动力系统的结构特点，采用隔离法建立了动力系统各部分自由体图，并结合行星齿轮机构转矩转速关系对动力系统进行了动力学分析。接着以某款HEV为试验样车进行实车道路试验，采集了模式切换时的振动加速度信号和噪声信号，分析了模式切换过程中车辆平顺性以及动力系统振动噪声特性的变化。在此基础上，借鉴汽车舒适性的评价方法，提出了HEV模式切换协调控制的评价指标。 然后，对该HEV模式切换过程系统的动态协调问题进行了分析，并引入模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）算法，针对纯电动模式切换至混合驱动模式这一过程，制定了发动机启动阶段的动态协调控制策略和发动机启动后的动态协调控制策略。 接着，基于AVL/CRUISE软件和MATLAB/Simulink环境搭建了整车动力学模型和动态协调控制策略模型。在进行模式切换仿真时，将该动态协调控制方法与无协调控制方法和传统PID控制方法展开了对比。结果显示，基于MPC的控制方法可大幅度减少车辆纵向冲击度，检验了基于MPC控制方法的优越性。 最后，利用UG软件建立了动力耦合系统的三维模型，并综合运用ADMAS和ANSYS建立了其刚柔耦合多体动力学模型。选择纯电动模式切换至混合驱动模式为仿真工况，对动力耦合系统模式切换过程进行了多体动力学仿真。将动态控制策略下动力耦合系统模式切换过程中的动态特性与无动态控制策略时模式切换过程中的动态特性进行了对比，发现对模式切换过程施加协调控制后，动力源输入轴上的扭转振动特性得到改善，各轴承约束力的仿真平均值也有所减小，表明了动态协调控制策略对模式切换过程车辆振动噪声情况有一定的改善作用。 |
| 作者： | 王卉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 左言言 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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