详情

原文传递车用并联混合动力系统瞬态过程控制技术研究

论文题名：	车用并联混合动力系统瞬态过程控制技术研究
关键词：	混合动力;瞬态过程;模式切换;电动汽车;神经网络
摘要：	混合动力电动汽车开始走向产业化的时期，对其控制策略的研究无疑具有重大现实意义。控制策略的研究手段包括仿真、控制原型开发、硬件在环仿真和系统性能测试。本文通过对各种混合动力系统的共性分析，提出了混合动力系统控制策略开发平台的框架，给出了混合动力系统各个功能模块在控制策略开发的不同阶段可采用的形态以及他们之间的连接关系。为了拓展混合动力控制策略仿真的设计空间，设计了统一化模型接口，提出了基于神经网络的发动机缩放建模方法，并通过实验证明了该建模方法能够达到仿真优化需要的精度。基于dSPACE系统和发动机动态试验台架，采用模块化和分层设计方法，设计了测试系统的功能模块，部分功能模可实现仿真形态和实物形态置换组合，以满足不同测试的需要，实现了系统模块组合的柔性化。设计完成了系统各种信号协调连接，完成了dSPACE系统、测功机系统和混合动力总成的集成。在所设计的测试平台上进行了并联混合动力测试，实验表明测试平台能实现循环工况模拟、再生制动控制、模式切换控制、换挡控制等过程的测试，测试平台达到了预期的测试功能，为并联混合动力瞬态过程控制技术研究奠定了实验基础。并联混合动力能量管理和瞬态过程动力控制都需要发动机的实时转矩。本文通过发动机自动化测试，建立了发动机瞬态转矩的查表模型、神经网络拟合模型，并提出了基于神经网络的发动机平均值模型。对三者的实验验证表明，它们都能达到一定的转矩估计精度。但前两种模型的适应性较差，而基于神经网络的平均值模型根据实时测得的进气压力和喷油流量进行转矩估计，具有更好的适应性，也能对节气门变化率不高时的发动机动态转矩进行估计。本文提出了基于模型预测的电机调速闭环控制策略，用于模式切换控制，它不依赖于对发动机瞬态转矩的精确估计，比单纯根据估计的发动机转矩进行电机转矩补偿控制具有更好的控制鲁棒性。仿真和实验表明所提出的控制策略能够有效降低混合动力模式切换过程中的输出转矩和转速波动，实现模式的平稳切换。该控制策略适用与普通并联混合动力，也适用于plug-in混合动力。提出了行星齿轮机械变速器方案，通过去除液力自动变速器的变矩器形成的机械自动变速器具有更高的传动效率，同时也保留了其换挡操作的方便性。分析了行星齿轮机械变速器在并联混合动力系统中应用的可行性，对其进行了换挡过程的动力学建模，提出了电机调速主动同步的控制策略，对变速器的加、减挡过程进行了仿真研究，结果表明所提出的电机调速主动同步换挡控制策略能有效降低换挡过程中变速器输出转矩的波动，实现平顺换挡。
作者：	杜常清
专业：	动力机械及工程
导师：	颜伏伍
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文