文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
混合动力汽车控制系统与能量管理策略研究
姓名:李卫民
申请学位级别:博士
专业:控制科学与工程
指导教师:徐扬生
20081001
摘要能源危机和环境污染是汽车工业所面俚牧酱筇粽剑蟹⒔谀堋⒒繁5慕煌üぞ咭关系到国家的可持续发展问题。混合电动汽车融合了传统汽车和纯电动汽车二者的优点,不仅具有低油耗、低排放等优点,而且续驶里程不受限制,价格适中,适合产业化,被认为是目前最有希望替代传统汽车的方案,因此,对混合电动汽车关键技术的研究具有非常重要的现实意义。本文以香港政府创新与科技署资助的“全方位智能混合动力轿车项目”为背景,在全面分析混合电动汽车的特点、研究现状及发展趋势的基础上,以并联混合电动汽车为对象,做了如下几方面的工作:对一种新型结构的并联式混合动力汽车建立了前向式仿真软件平台;设计了基于高性能酒琓的整车控制器并实现了喙作模式能量管理;为了对哪芰抗芾斫杏呕刂埔匀〉昧己玫慕谟陀爰跖判Ч作者先后设计了基于动态规划的能量管理策略、基于随机动态规划的芰抗芾聿呗和基于神经元动态规划的能量管理策略,并对这三种能量管理策略的性能和特点进行了作者利用实验建模为主、理论建模为辅的方法,在/环境中建立了那跋蚍抡婺P停U悼刂撇呗缘难芯亢涂7⑻峁┝吮匾5姆抡嫫教āH缓螅于此仿真平台,设计了基于亩喙ぷ髂J角谢荒芰抗芾聿呗裕杓屏饲谢豢刂规则库。通过对低车男形=蟹抡妫梢匝橹げ煌ぷ髂J郊湎嗷デ谢坏牟问件。所得到的控制策略可以通过/胱远晒δ埽苯由蒀语言代码下载到整车控制器中运行。整车控制器是实现混合动力汽车整车控制与能量管理策略的核心部件,是实现混合动力汽车安全、高效运行的保证。本文在深入分析混合动力汽车控制系统特点和要求的基础上,设计了一款基于高性能酒琓的整车控制器,为实现复杂的能量管理算法提供了硬件基础。通过实车测试,混合动力系统可以实现预期的工作模式和模式间的平滑切换,驾驶性能良好。为了优化脑诵校〉昧己玫慕谟陀爰跖判Ч匦攵訦的能量管理进行优比较。
关键词:混合动力汽车,整车控制器,能量管理策略,动态规划,随机动态规划,神化控制。最优能量管理策略包含最优换档子策略和最优转矩分配子策略。本文应用动态规划方法对混合动力汽车能量管理策略问题进行了研究。在给定行驶循环的前提下,亓抗芾砦侍獗唤N6嗖骄霾吖涛侍狻7抡娼峁砻鳎梅法所得到的换档逻辑和控制律能显著提高整车的燃油经济性。从理论上讲,该方法得到的结果是全局最优结果,因此,动态规划方法可以用来作为衡量其它能量管理策略控制效果的基准。由于基于动态规划方法的能量管理分析需要事先知道男惺还た觯玫慕峁只对特定的行驶工况有意义。为了克服这一局限性,作者将驾驶员的功率需求建模为链,采用随机动态规划椒ń心芰抗芾聿呗缘纳杓啤K婊婊过值迭代或策略迭代法求解,得出的结果以刺恍卸表格的形式表示,所以它可以很方便地在整车控制器中实时实现。仿真结果表明,新的控制策略与动态规划的全局优化的结果比较接近,明显优于传统的基于规则的能量管理策略。采用椒ń心芰抗芾聿呗缘纳杓扑淙唤饩隽硕婊椒ǖ木窒扌裕谏计过程中仍然会面临“维数灾难’’的问题。即值迭代法和策略迭代法求解所需的计算量和存储空间会随状态的数目呈指数增长。这限制了它在实际中的应用。为此,作者采用神经元动态规划方法徊礁慕芰抗芾聿呗缘纳杓啤I窬6婊椒ú用神经网络估计状态空间中状态的值函数的通用结构和相应的参数向量,而不是求解侍猓佣蟠蠹跎倭思扑懔俊7抡娼峁砻鳎窬6婊椒ㄋ媒峁隨方法十分接近,仍然能得到相当优化的结果。这使得采用椒ń心芰抗芾聿呗缘设计与采用方法和椒ㄏ啾染哂屑ù蟮挠攀啤作为暮诵墓丶际酰咝阅苷悼刂破鞯纳杓坪湍芰抗芾聿呗栽贖知识产权中占有重要地位。本文研究对于提高我国难芯靠7⑺胶褪迪肿灾髦J恫ǖ经元动态规划祷哂兄匾R庖濉摘要Ⅱ
甌甌甌,.,痶篍籈;.//琹,癐猟甌瓾,,甀
,,..簅瑆.—”.’甌瓹..,⑽鰐甌,瑆“
琻,:瑂瑅,
学位论文作者签名:专工民不保密彩日期:加。阥日学位论文版权使用授权书上海交通大学保密口,在——年解密后适用本授权书。日期:砂口本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭指导教师签名
学位论文作者签名:考日日期:砂留年上海交通大学上海父逋大字学位论文原创性声明要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得