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原文传递混合动力传动系统多模式扭转振动控制研究

论文题名：	混合动力传动系统多模式扭转振动控制研究
关键词：	混合动力汽车;传动系统;扭转振动;驱动电机;自适应主动抑振
摘要：	在新一代混合动力系统“高集成度”、“高功率密度”、“轻量化”和“智能动力”的总体技术趋势下，电机的快速响应与良好可控性能使得传动系统的减振不再局限于被动减振，混合动力汽车取消双质量飞轮成为可能。通过对混合动力系统的能源管理和动力协调控制，可以大大改善车辆燃油经济性，降低有害物质的排放。然而，当混合动力汽车动力系统的能源管理不当、协调控制不到位时，因发动机和电动机的转矩转速振动、模式转换时产生的冲击等原因，会使汽车在各种工作状态下产生NVH问题，从而影响汽车的舒适性、经济性和排放性。本文针对取消双质量飞轮的单轴并联（P2）混合动力传动系统多模式扭转振动问题，通过应用驱动电机的快速响应特性实现了自适应主动抑振。　　首先系统性阐述了混合动力传动系统的结构及工作原理；深入分析了发动机的工作特性和激振特性，依次对单缸和多缸发动机进行了动力学建模；对永磁同步电机的激振特性进行了分析，建立了电机的动力学模型；阐述了液压执行机构离合器的结构及工作原理，分析了其滑摩接合阶段的力学特性，对结合品质评价方法进行了分类研究；在Amesim中创建了发动机、电机和离合器的扭振动力学模型，为多模式下混合动力传动系统扭振控制策略的设计仿真打下基础。　　其次搭建了纯电动模式下传动系统动力学模型；分析了混合控制器的工作机理，搭建了混合控制器模型；基于混合自适应控制算法原理，结合前馈补偿器和反馈补偿器建立了控制模型，并使用Amesim和Simulink进行了联合仿真；通过分析对比理想模型阻尼比对控制效果的影响，得到了控制器的最优阻尼比；仿真分析了控制器的有效性，结果表明：在不受扰动的条件下，采用前馈控制可以减小79%的扭振，缩短87%的稳态周期，当存在一定扰动时，采用混合自适应控制可以减小91%的扭振，缩短83%的稳态周期。　　然后搭建了混合驱动模式下传动系统动力学模型；分析了模型预测控制（MPC）的原理，对比分析了线性MPC控制和自适应MPC控制的适用性；经过离散化、预测、动态补偿和求解四个步骤搭建了基于混合驱动模式下传动系统的模型预测控制器；在Amesim和Simulink中联合仿真，对比分析了控制器在时域和频域两方面对传动系统的转速和加速度的扭振控制效果，结果表明：控制器对电机速度、电机加速度和发动机-电机转速差的控制有效率分别达到77.33%、77.12%和82.23%。　　最后针对“纯电动-混合动力”模式切换过程，将离合器结合过程分为五个阶段，分别搭建了各个阶段的传动系统动力学模型；分析了模型参考自适应控制（MRAC）的原理，并阐述了MRAC对模式切换过程中传动系统扭振问题控制的适用性；将离合器自由位移阶段的动力学模型设为参考模型，基于被控模型搭建模型参考自适应扭振控制器；在Amesim和Simulink中联合仿真，仿真结果表明：控制器对电机转速波动控制效果达到90%以上，对发动机转速波动控制效果达到75%以上；探究了6种驱动模式切换过程的传动系统扭振问题产生原因，并据此选择了与其匹配的控制器。
作者：	彭丹
专业：	车辆工程
导师：	陈星
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022