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原文传递基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法

专利名称：	基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法
摘要：	本发明公开了一种基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，包括以下步骤：步骤1，构建整车能量管理策略确定车辆的目标状态点；步骤2，构建动态协调控制策略，利用电机A和电机B辅助发动机进行动态调节；步骤3，构建模型参考自适应控制系统；步骤4，将模型参考自适应控制器接入能量管理模块和动态协调控制模块之间，调节车辆实际状态以跟踪目标状态；本发明在综合考虑发动机的燃油经济性和动力性，以及动力电池的剩余电量后，合理设置动态协调策略，使得车辆的实际状态能够平稳的跟踪目标状态，车辆状态变换过程迅速、平稳，减少了低频扭振对扭矩传动系统的损害，提高了车用部件的使用寿命，和车辆的舒适性、安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	刘辉;韩立金;马越;董玉刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910420210.9
公开号：	CN110304043A
代理机构：	西安知诚思迈知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	麦春明
分类号：	B60W20/10(2016.01);B;B60;B60W;B60W20
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街五号
主权项：	1.基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，构建整车能量管理策略对驾驶员意图进行解析，在车辆状态的约束下，确定车辆各部件的目标状态点；所述车辆状态为驾驶员需求功率、动力电池剩余电量和辅助设备用电功率；步骤2，构建动态协调控制策略，动态协调控制过程如下： (1)调节电机A的转矩辅助发动机进行状态转换；在混合动力汽车的动力系统中电机A作为发动机的负载，通过调节电机A的输出转矩来调节发动机状态变换时的负载情况，以辅助发动机提高动态响应速度；电机A的实际输出转矩TA_com＝TAμ(A)，其中TA为电机A的目标转矩，μ(A)为电机A的转矩修正系数，μ(A)∈[0.3，1]； (2)通过修改发动机转速差值Δne提高发动机的自身调节能力；发动机控制器根据输入的目标转速与输出转速之间的差值Δne，确定发动机节气门开度、喷油量等参数，转速差值Δne越大，发动机的输出转矩、角加速度越大，实际输入发动机控制器的转速差值Δne_com＝Δneμ(e)，μ(e)为转速差修正系数； (3)控制电机B转矩补偿输出转矩波动；在电机A和发动机共同作用对发动机响应速度进行调节时，通过调节与输出轴相连的电机B的转矩，对输出转矩波动进行补偿，使输出转矩能够平稳跟踪需求驱动转矩；建立系统动态模型求解电机B的输出转矩命令，根据行星排转速转矩关系和牛顿定理建立动态工况下的耦合机构动力学方程，如公式(1)、(2)所示：公式(1)、(2)中Te为发动机目标转矩，TA为电机A目标转矩，TB为电机B目标转矩，To为输出轴等效转矩，Tf为负载等效转矩，Ts为太阳轮转矩，Tr为齿圈转矩，Tc行星架转矩，Je为发动机惯量，JA为电机A转子惯量，JB为电机转子惯量，Jq为前传动惯量，Jc为行星架惯量，Js为太阳轮惯量，Jr为齿圈惯量，Jz1为制动器Z1旋转部分惯量，Jz2为制动器Z2旋转部分惯量，Jc1离合器C1惯量，Jo为整车等效惯量，Jz为减速器等效惯量，为发动机转速，为电机A转速，为电机B转速，为输出轴转速，iq为前传动传动比，k为行星排系数；根据系统动态方程，消除其中的中间变量，可得输出轴等效转矩表达式如式(3)所示：仅公式(3)中k为行星排系数；则输入电机B控制器的实际转矩TB_com为： TB_com＝To_com-εATA-εeTe-εfTf 其中，εA、εe、εf式中TA、Te、Tf的系数，To_com为输出轴转矩的输入值；步骤3，构建基于状态反馈的模型参考自适应控制系统，构建过程包括设置期望参考模型、构建自适应控制率和设计不确定性调整率；所述模型参考自适应控制系统由四部分组成：①含有不确定性的控制对象；②期望的参考模型；③不确定性调整率；④可实时重构的控制率；步骤4，将模型参考自适应控制器接入能量管理模块和动态协调控制模块之间，以能量管理模块和动态协调控制模块输出的车辆各部件实际状态为输入量，对输入能量管理模块的转矩命令进行调节，进而调整车辆实际状态，使车辆实际状态能够平稳跟踪驾驶员意图。 2.根据权利要求1所述的基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，其特征在于，所述步骤1中建立整车能量管理策略的过程如下：步骤11，根据油门踏板开度和制动踏板开度确定驾驶员的需求驱动转矩Td和制动转矩Tb，如公式(4)、(5)所示： Td＝f(α+)Tdmax(v)α+>0 (4) Tb＝f(α-)Tbmax(v)α->0 (5) 公式(4)、(5)中Tdmax(v)为当前车速下系统的最大驱动转矩，Tbmax(v)为当前车速下系统最大制动转矩，f(α+)、f(α-)为单调递增函数，取f(α-)＝α-；步骤12，根据驾驶员需求转矩和当前车速计算驱动功率，根据当前动力电池的剩余电量计算电池需求功率，并计算发动力功率；则驱动功率电池需求功率Pb＝fb(soc)，其中Td为驾驶员需求转矩，nv为车辆当前车速，fb(soc)为电池需求功率Pb与动力电池剩余电量的关系函数；电池需求功率Pb与辅助设备用电功率Pa之和为车辆总用电功率Pelec，发动机功率Pe为驱动功率与总用电功率之和，其中η1为发动机输出功率转换到电池输入功率效率，η2为发动机输出功率到驱动功率的效率；步骤13，确定发动机的工作点，由发动机最佳燃油经济曲线与发动机等功率曲线的交点确定发动机的目标转速ne，根据发动机功率和目标转速确定发动机目标转矩Te；步骤14，由发动机目标转矩Te和输出转矩T0确定电机A和电机B的目标转矩TA、TB，动力传动系统输出转速即就是当前车速n0，由发动机目标转速ne和输出转速n0确定电机A和电机B的目标转速nA、nB；步骤15，车辆行驶中根据车辆实时状态，循环步骤11～步骤14计算驱动系统的实时目标状态点，进而得出车辆各部件的转矩分配。 3.根据权利要求1所述的基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，其特征在于，所述期望参考模型方程为：其中xr为参考模型状态是电机B的参考转速，是车辆输出轴的参考转速，u＝TP，Tsr是车辆输出轴的参考转矩Ar＝A-BrK为参考模型的系统矩阵，Br为参考模型的输入矩阵，K＝[k1 k2 k3]，Ct为减速器阻尼，Cv为车轮阻尼，JB为电机转子惯量，Jv为车体等效到车轮的等效惯量和车轮惯量之和，ir为主减速器传动比，ks为驱动轴刚度，Cs为驱动轴阻尼，Ct为减速器阻尼。 4.根据权利要求1所述的基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，其特征在于，所述自适应控制率表达式为：其中kf为参考模型输入量的修正系，r(t)表示参考模型的输入量，为电机转速，为输出转速，Ts为输出轴转矩，分别为系统状态空间不确定量kA与wB的估计值。 5.根据权利要求1所述的基于混合驱动的低频扭振消减控制系统构建方法，其特征在于，所述不确定性调整率表达式为：其中Γ为调节增益常量，P为正定矩阵，P为的解，其中Q为单位矩阵，u＝TP，分别为系统状态空间不确定量kA与wB的初始值。 6.根据权利要求1所述的基于混合驱动的低频扭振消减控制方法，其特征在于，所述步骤2中转速差修正系数μ(e)采用S形函数，表达式为：
所属类别：	发明专利