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中度混合动力汽车再生制动模型预测控制策略

作　者: 潘文军
导　师: 舒红
学　校: 重庆大学
专　业: 车辆工程
关键词: 混合动力汽车再生制动控制策略模型预测控制仿真
分类号: U469.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 287次
引　用: 4次
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内容摘要

再生制动作为混合动力汽车和纯电动汽车的一项基本功能,不但实现了再生制动能量的回收,而且还减少了制动器温升,提高了制动效能和制动安全性能,因此对混合动力汽车再生制动策略的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。作者对基于车载导航系统的中度混合动力汽车再生制动模型预测控制算法进行了研究。建立了中度混合动力汽车再生制动系统的数学模型,并根据ECE制动法规对前后轴制动力进行合理分配;基于发电机效率、蓄电池温度和效率模型,以预测区域内的有效再生制动回收能量最大为值函数,建立中度混合动力汽车再生制动模型预测控制的数学模型,以60秒为预测视距,实现了预测视距内的滚动优化控制。为了提高模型预测控制算法的计算效率,对系统状态变量可达区域进行限制,确定了合理的状态变量和决策变量离散量化值,并采用C语言和MATLAB/SIMULINK进行了模型预测控制策略的联合仿真。分别采用瞬时优化控制策略、全局优化控制策略和模型预测控制策略对汽车匀速下坡和平路减速制动工况进行了仿真,结果表明在匀速下坡再生制动工况,当坡度较小或坡道较短时,上述三种控制策略的再生制动能量回收效率相同;当坡度较大或坡道较长时,与瞬时优化控制策略比较,采用模型预测控制策略的再生制动能量回收效率较高,与全局优化控制策略比较,采用模型预测控制策略的再生制动能量回收效率略微下降,但却大幅度提高了计算效率。在平路减速再生制动工况中,上述三种控制策略的仿真结果相同。在相同的制动强度下制动初速度越大,回收的再生制动能量越多;在相同初始车速下平路减速制动,制动强度越小,再生制动能量回收越多。由于瞬时优化控制策略的计算效率最高,所以在平路减速制动中可采用瞬时优化控制策略来代替预测控制策略。对平路减速制动工况和匀速下坡工况的研究果表明:采用档位提示的模型预测控制策略的再生制动能量回收效率相比无档位提示的模型预测控制策略的更高。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 混合动力汽车再生制动控制策略的研究现状  8-10
  1.2 模型预测控制在混合动力汽车控制策略中的应用  10-11
  1.3 问题的来源及研究意义  11
    1.3.1 问题的来源  11
    1.3.2 研究的意义  11
  1.4 作者研究的目的和研究内容  11-12
2 中度混合动力汽车再生制动系统理论建模  12-26
  2.1 中度混合动力汽车动力传动系统的结构  12-13
  2.2 中度混合动力汽车再生制动模型  13-19
    2.2.1 中度混合动力汽车再生制动模型  13-15
    2.2.2 ECE 制动法规对前后轴制动力分配要求  15-19
  2.3 电动机/发电机和蓄电池组的建模  19-25
    2.3.1 电机建模  19-21
    2.3.2 蓄电池组充电效率模型  21-24
    2.3.3 蓄电池组温升模型  24-25
  2.4 本章小结  25-26
3 中度混合动力汽车再生制动模型预测控制  26-42
  3.1 基于动态规划的再生制动全局优化控制策略数学模型  26-30
    3.1.1 动态规划原理  26-29
    3.1.2 基于动态规划的全局优化控制策略数学建模  29-30
  3.2 模型预测控制结构与原理  30-33
    3.2.1 模型预测控制基本结构  30-31
    3.2.2 模型预测控制原理  31-33
  3.3 再生制动模型预测控制策略数学模型  33-35
  3.4 模型预测控制策略算法的提高  35-41
    3.4.1 蓄电池SOC 和蓄电池温度可达区域的确定  35-37
    3.4.2 状态变量和决策变量离散量化值的确定  37-38
    3.4.3 C 语言和MATLAB/SIMULINK 的联合仿真  38-41
  3.5 本章小结  41-42
4 再生制动模型预测控制策略仿真分析  42-70
  4.1 匀速下坡再生制动模型预测控制策略仿真与分析  42-51
    4.1.1 不同坡度下的再生制动模型预测控制策略仿真与分析  42-47
    4.1.2 不同坡长下的再生制动模型预测控制策略仿真与分析  47-51
  4.2 平路减速再生制动模型预测控制策略仿真与分析  51-62
    4.2.1 初速度为30km/h 的减速再生制动仿真与分析  52-53
    4.2.2 初速度为60km/h 的减速再生制动仿真与分析  53-55
    4.2.3 初速度为80km/h 的减速再生制动仿真与分析  55-57
    4.2.4 初速度为100km/h 的减速再生制动仿真与分析  57-58
    4.2.5 初速度为120km/h 的减速再生制动仿真与分析  58-60
    4.2.6 不同初速度的减速制动仿真结果分析  60-62
  4.3 有档位提示的再生制动模型预测控制仿真与分析  62-69
  4.4 本章小结  69-70
5 结论与展望  70-72
  5.1 主要结论  70
  5.2 后续研究工作的展望  70-72
致谢  72-74
参考文献  74-78
附录  78
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  78
  B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目  78

中度混合动力汽车再生制动模型预测控制策略

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