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网联混合动力汽车预见性巡航控制策略研究
| 论文题名： | 网联混合动力汽车预见性巡航控制策略研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;经济性驾驶;预见性巡航控制;动力学模型;能量管理 |
| 摘要： | 随着智能网联汽车技术的发展，经济性驾驶车速优化被认为是车辆节能减排的有效途径。然而，混合动力汽车的车速优化与能量管理相互耦合，需协调二者控制从而充分挖掘混合动力汽车节油潜力。因此，本文以网联混合动力汽车为研究对象，开展经济性最优为目标的预见性巡航控制系统研究，分别提出面向高速巡航的混合动力汽车车速规划与能量管理协同优化方法，基于前车速度预测的自适应预见性巡航控制策略，以期在保证车辆驾驶安全性的前提下，提高车辆能量利用率。本文的主要研究工作如下： 首先，建立混联式混合动力汽车的动力学模型，包括发动机、电机、动力电池、功率分流装置及整车纵向动力学模型；提出了基于自适应等效燃油消耗最小化方法（A-ECMS），实现混合动力汽车能量管理的瞬时优化；仿真结果表明所提出的A-ECMS策略能够取得与动态规划近似的燃油经济性，并满足实时计算需求。 其次，针对高速巡航场景的混合动力汽车预见性巡航控制系统，构建了考虑道路坡度变化，以能耗最小为目标的空间域车速最优控制问题，提出了基于双层控制架构的混合动力汽车车速规划与能量管理协同优化方法，上层采用动态规划实现车速优化，而下层则使用等效燃油消耗最小化方法实现能量管理；典型巡航工况的仿真结果表明，相比于定速巡航方法，所提出的协同优化方法能够降低6.88％能耗。 然后，面向真实道路交通存在的动态交通场景，设计计及前车车速预测的自适应预见性巡航系统（PredictiveAdaptativeCruiseControl,PACC）；建立了基于长短期记忆网络的前车速度轨迹预测模型，根据预测信息与不变集理论提出了最小安全车间距控制策略，接着设计了基于非线性模型预测控制的混合动力汽车自适应预见性巡航控制器；仿真结果表明，所提出的PACC策略较固定车间距巡航控制策略降低4.22%能耗。 最后，搭建了网联混合动力汽车试验平台，其包含毫米波雷达、组合导航系统、网联车载单元等硬件系统，以及基于ROS的车辆定位、经济性巡航控制算法与用户交互界面的软件平台。相关道路试验表明所提出预见性巡航控制系统的有效性。 |
| 作者： | 周毅晨 |
| 专业： | 机械工程;车辆工程 |
| 导师： | 庄伟超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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