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原文传递混合动力汽车驱动协调控制研究

论文题名：	混合动力汽车驱动协调控制研究
关键词：	混合动力汽车;汽车驱动;驱动协调控制;混合动力系统;能量管理策略;优化模型;动力学;驱动力分配;整车控制系统;自动变速箱;模糊自适应;纵向冲击;循环工况;行驶循环;驱动系统;鲁棒控制;回归神经网络;道路试验;前馈控制器;控制层
摘要：	混合动力汽车逐渐成为汽车发展的趋势，并已经在在市场上取得了突破性的成功。本文以基于后轮轮毂电机驱动的四轮驱动混合动力汽车为研究平台，对混合动力汽车的驱动协调控制展开深入研究。混合动力汽车整车控制的本质就是对不同能量源和动力元件进行协调控制。本文重点研究了混合动力系统能量管理策略中的驱动力分配协调控制和混合动力汽车的驱动动力学协调控制两方面内容。首先，本文建立了面向混合动力汽车能量管理策略开发的混合动力系统准动态前向仿真模型，模型着重于分析混合动力系统的能耗和效率特性。该模型的建立为研究能量管理策略中的驱动力分配控制提供了基础。文中对整车控制系统进行面向控制对象的功能分解和综合，构建了具有模式控制层、协调控制层和零部件控制层三个层次的分层模块化的整车控制系统。以功率法确定了自动变速箱的最佳燃油经济性换档规律，在此基础上将驱动力全局优化模型转化为驱动力分配瞬时优化模型，然后结合前面建立的混合动力系统准动态前向仿真模型迭代求解。针对中国城市发展速度快，城市循环工况变化大的特点，提出了对行驶循环工况模糊自适应的能量管理策略。该行驶循环工况模糊自适应的能量管理策略根据汽车行驶过程中蓄电池SOC相关信息的统计量，动态调整驱动力分配系数等关键参数，在行驶循环工况改变的情况下仍然能够有效的将蓄电池SOC控制在最佳工作区域附近。从驱动动力学协调控制研究的角度出发，建立了前后驱动系统的动态模型。该动态模型能反映出驱动系统在转矩、转速等状态变量发生剧烈变化时系统的瞬态特性，并且能够很好的仿真系统在自动变速箱换档这一非连续过程中的动力学特性。该模型的建立为混合汽车驱动力动力学协调控制研究以及相关的驱动系统动态特性研究提供了基础。提出了对过渡过程分动力介入阶段和动力退出阶段两个阶段控制的思想。在动力介入阶段，系统的纵向冲击主要来自于自动变速箱的接档冲击。由于自动变速箱接档过程是一非连续的动力学过程，其动力学特点复杂而无法以简单的线性模型表述。因此，提出了将前驱动系统的接档冲击作为对整车系统的扰动来控制的思想，采用H∞鲁棒控制方法进行动力介入阶段的动力学协调控制。仿真结果显示，H∞鲁棒控制器不仅能很好抑制整车的纵向冲击，而且对系统参数的变化具有较好的鲁棒性。针对电子节气门——发动机——液力变矩器系统的强非线性特点，提出了以回归神经网络对该动态系统进行辨识，然后以辨识所得的系统神经网络模型 (SNN)构成前馈控制器，对系统的动力退出阶段进行前馈动力学控制的方法。从仿真结果来看，SNN能够较准确的辨识该非线性系统，并具有一定的泛化能力，SNN构成的前馈控制器能够大幅度减小混合动力汽车过渡过程的动力退出阶段的纵向冲击。最后，在样车上对整车控制策略进行了调试和道路试验。道路试验过程中车速变化平稳，乘员无明显冲击感。道路试验的结果表明，所设开发的混合动力系统控制策略良好实现了预期功能。关键词：混合动力汽车驱动协调控制过渡工况优化行驶循环模糊自适应 H∞鲁棒控制回归神经网络
作者：	熊璐
专业：	车辆工程
导师：	余卓平
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学汽车学院
学位年度：	2005
正文语种：	中文