摘要
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/HEV驱动系统是一个复杂的变参数非线性系统,目前国内外对其控制策略的研究还不十分完善,还没有一种兼顾HEV各部件特性和汽车运行工况的优化控制策略。本论文研究的目标就是到一种适用于HEV的控制策略,为今后的整车实验提供可行的理论和实践方案。一l
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本文首先运用机理建模法建立了HEV驱动系统的数学模型,然后以发动机、电机为主要被控对象,建构了HEV控制系统的方框图。在此基础上提出了两种控制策略:带有模糊监视器的模糊控制和基于解析表达式的模糊控制。其中,模糊监视器的输入之一就是系统的输入,即汽车的给定速度,因此该控制系统对汽车的行驶工况具有很客观的判断力,使控制器的输出能够迅速、准确的跟随给定车速,从而获得良好的稳态精度和跟随性。丽基于解析表达式的模糊控制系统虽然不能直接判断输入值,却可以通过修正因子灵活的调整模糊规则,由于a的取值大小直接体现了对误差和误差变化量的加权程度,因而具有鲜明的物理意义。通过matlab仿真实验可以看出,这两种模糊控制方法都获得了比较满意的控制效果。更进一步地,论文第五章提出了一种基于T.s模型的模糊神经网络控制策略,通过神经网络的离线训练改进隶属函数和模糊规则,克服了前两种单纯模糊控制系统隶属函数选择地主观性,使模糊
规则更加完备,提高了控制精度。文章的结论部分分析了三种控制策略的特点,提出了存在的问题和今后的研究方向。
ABSTRACT
ThepowertrainofHEViSacomplexsystemwithnonlinearproperty.TillnOW.thereiSnotanoptimizedcontrolstrategywhichcantakeaccountofallkindsofcharacteriStiCSofeachcomponentandvehicle’sdrivingcondition.ThegoalofthispaperiStofindoutacontrolstrategyadaptedtoHEV,whichcanaffordanacademicandpracticalmethodforvehiCletest.
Firstly,wesetupamathematlcalmode]ofhybridpowertrainusingmechanismmethodwhichiSthecontrolledobjectinthesystem.Basingtheformertheoryan
dthemathematicalmodel,wedesignthreekindsofcontrolstrategiesforHEV:thefirstiSthefuzzycontrolStrategywithafuzzysupervisot:thesecondiSthefuzzycontrolstrategywithanalyticalexpression:thelastoneisthefuzzyneuralnetworkcontrolstrategy.Comparingthesemethod,wecanconcludethatthefirstoneiSmoretrackabletotheinputthantheothers:andthelastonehasfasterresponsespeedthantheformer.Altogether,allofthesestrategieshavegottenverysatisfiedresult.AttheendofthiSpaper,weanalyzethemeritsandflawsofthesecontrolstrategies,thenputforwardtheexistentproblemsandthestudyemphasesinthefuture.
Keywords:HybridelectriCvehicle:powertrain:engine:motorstoragebattery;controlstrategy:fuzzycontrol:
fuzzyneuralnetworkcontrol:T—Smodel
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声明
我声明,本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献种列出。
特此声明油耗低
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第一章绪论
I.I课题提出的意义
上世纪温室效应已经开始影晌人们的生活,近几年来,人们越来越关注地球的生态环境,保护环境的呼声日益升高,汽车作为工业文明的特征其自身所对环境的影响也是非常明显。所以,降低汽车的排放,采用干净能源是汽车制造商迫切需要解决的首要问题。虽然发动机的电控技术(燃油喷射、点火
正时、怠速稳定、废气循环等电子控制)和三元催化等排气净化技术的应用,使汽车的排放和油耗已下降到了很低的程度,但还是未能从根本上解决汽车排污和能源问题。因此世界各国汽车工业巨头们都致力于其它燃料的汽车和电动汽车的研究和开发,以求掌握未来汽车的主动权。由于电动汽车(ElectricVehicle简称Ev)在使用中可实现零污染,并可利用煤炭、水力等其它非石油资源,因此,无疑是解决问题的最有效途径。但是,由于电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题,使得电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。在这种环境下,融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle,简称HEV)异军突起,在世界范围内成为新型汽车开发的热点。混合动力电动汽车(HEV)在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元(AuxiliaryPowerUnit,简称APU),其中APU是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组,目前HEV所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃气轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)按某种方式组合在一起,有串联式、并联式和混合式3种布置形式。
目前,我国汽车的保有量为1500多万辆,随着国民经济的进一步发展和人民生活水平的提高,我国对汽车的需求量将会迅速增长。在各大城市,汽车
的排放已经是主要的空气污染源,汽车的排污已非控制不可了。我国的石油资源相对较少,从1994年开始,我国就已是石油的纯进I=1国。因此,节能和排污是我国汽车发展迫切需要解决的问题。
国家在“九五”期间己将混合动力电动汽车列为重大科技攻关课题,但从目前国内外的HEV研究开发现状看.我国尚与国际先进水平有较大的差距。为了掌握21世纪汽车工业发展的主动权,我们应抓住当前HEV发展的契机,投入更多的力量研究与开发混合动力电动汽车,以缩小我国与国外先进水平的差距。
1.2混合动力电动汽车的概况
1.2.1混合动力汽车的概念
根据国际电子技术委员会(InternatianalElectrotechnicalCommisssion,IEC)的定义,混合动力电动汽车(HEV),是能够根据特定的运行要求,从两种或两种以上能量源、能量存储器或转化器中获得驱动力的汽车,在运行中至少有一种能量存储器或转化器直接驱动汽车,并且至少有一种能量源、能量存储器、能量转化器能够传递电能。
1.2.2混合动力汽车的优点
实例证明,采用混合动力系统的汽车可以不用传统的变速器实现无级变速,使汽车具有良好的加速性,使汽车的油耗量减少50%以上,废气排放量明显下降,而且没有电动汽车续驶里程有限的弊病。
1.2.3混合动力电动汽车的分类
按照能量合成的方式划分为串联式混合动力驱动系统、并联式混合动力驱动系统及混联式混合动力驱动系统。
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