本文關(guān)鍵詞：串聯(lián)式液壓混合動力汽車能量管理控制研究　出處：《吉林大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著環(huán)境負載和能源問題的日益嚴重,人們越來越注意到節(jié)能減排的重要性和迫切性。隨著生產(chǎn)發(fā)展和人們生活的改善,城市和農(nóng)村的汽車擁有量急劇上升,這給本來由工業(yè)污染帶來的壓力更是雪上加霜。因此,發(fā)展和更新節(jié)能減排技術(shù)成為當(dāng)前各大研究機構(gòu)和公司的研究熱點之一。本文以串聯(lián)式液壓混合動力汽車作為研究對象,主要圍繞串聯(lián)式液壓混合動力汽車系統(tǒng)的建模、參數(shù)匹配和優(yōu)化、能量管理控制等方面進行研究,為串聯(lián)式液壓混合動力汽車設(shè)計了恒溫器控制、恒溫器和功率跟隨控制、添加控制因子的恒溫器控制、模糊邏輯控制、模糊邏輯和恒溫器結(jié)合的控制等五種控制器,并通過仿真實驗,主要從燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機工作狀態(tài)等方面,對比分析了五種控制器下的串聯(lián)式液壓混合動力汽車的性能。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)建立系統(tǒng)的仿真模型。建立了串聯(lián)式液壓混合動力汽車縱向動力學(xué)模型和主要元器件的數(shù)學(xué)模型,具體包括發(fā)動機、離合器、減速器、液壓泵/馬達、液壓蓄能器、液壓安全閥等元器件;并運用理論建模和實驗建模相結(jié)合的方法,分別在Matlab/Simulink和AMESim環(huán)境下建立了串聯(lián)式液壓混合動力汽車的整車模型。其中,Matlab/Simulink模型主要用來求解泵/馬達排量的優(yōu)化問題,AMESim環(huán)境下的整車模型在添加控制器后,用于各種控制器下串聯(lián)式液壓混合動力汽車性能的仿真實驗。(2)參數(shù)匹配和參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)設(shè)計要求,利用串聯(lián)式液壓混合動力的參數(shù)匹配理論和經(jīng)驗公式,初步確定出串聯(lián)式液壓混合動力汽車的主要元件的參數(shù)。以整車的燃油經(jīng)濟性(即發(fā)動機的燃油消耗)為優(yōu)化目標,利用粒子群優(yōu)化算法,對發(fā)動機負載泵、二次元件泵/馬達的排量等參數(shù)進行了參數(shù)優(yōu)化。(3)控制器設(shè)計。按照分層遞階的控制結(jié)構(gòu),設(shè)計了串聯(lián)式液壓混合動力汽車的控制器。上層控制器為能量管理控制器,底層控制器的設(shè)計包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制器、發(fā)動機負載泵的轉(zhuǎn)矩控制器、二次元件泵/馬達的轉(zhuǎn)速控制器。底層控制器采用修正的PI控制器或修正的P控制器,通過修正來改善控制器輸出的響應(yīng)和減小控制誤差。(4)能量管理控制研究。根據(jù)串聯(lián)式液壓混合動力汽車的特性,即能量密度小、功率密度大,本文設(shè)計了恒溫器型能量管理控制和模糊邏輯能量管理控制等兩種控制器,針對能量密度小而造成的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的幅度和頻率過大問題,經(jīng)研究和改進,得到了恒溫器和功率跟隨結(jié)合的能量管理控制器、添加控制因子的恒溫器型能量管理控制器、模糊邏輯和恒溫器型結(jié)合的能量管理控制器等改進型控制器。(5)仿真實驗和分析。本文針對在AMESim環(huán)境下的串聯(lián)式液壓混合動力汽車的控制仿真模型,分別采用恒溫器控制、恒溫器和功率跟隨控制、添加控制因子的恒溫器控制、模糊邏輯控制、模糊邏輯和恒溫器結(jié)合的控制等五種能量管理控制策略作串聯(lián)式液壓混合動力汽車的控制器,在高速循環(huán)工況和城市循環(huán)工況下進行對比仿真實驗,并與傳統(tǒng)型汽車進行燃油消耗的比較,結(jié)果表明,這五種控制器都能夠提高串聯(lián)式液壓混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性,對于能量密度小而造成的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的幅度和頻率過大問題,改進型的控制器會相應(yīng)得到改善;其中的模糊邏輯-恒溫器型能量管理控制器能夠同時在改善燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機的工作狀態(tài)兩方面都達到較理想的控制效果。
[Abstract]:With the environmental load and energy issues are becoming more and more serious, people pay more and more attention to the importance of energy-saving emission reduction and urgency. With the development of production and the improvement of people's lives, city and rural car ownership increased sharply, this already the pressure brought by industrial pollution is one disaster after another. Therefore, the development and updating of energy-saving emission reduction technology has become one of the research hotspot of the research institutions and companies. This series of hydraulic hybrid vehicle as the research object, mainly focus on the modeling of series hydraulic hybrid system, parameter matching and optimization of energy management and control, design of thermostat control series hydraulic hybrid vehicle, thermostat and power add the following control, thermostat control factor control, fuzzy logic control, five control combines fuzzy logic and thermostat control etc. And, through the simulation experiment, mainly from the fuel economy and engine work status, comparative analysis of the performance of five kinds of controller series hydraulic hybrid vehicle. The main contents of this paper are as follows: (1) establishing the simulation model of the system. Established a mathematical model of series hydraulic hybrid vehicle longitudinal dynamics model and main components, including engine, clutch, reducer, hydraulic pump / motor, hydraulic accumulator, hydraulic safety valve and other components; and using the method of theoretical modeling and experimental modeling combined, a vehicle model series hydraulic hybrid vehicle are established respectively in Matlab/Simulink and AMESim. Among them, the Matlab/Simulink model is mainly used to solve the optimization problem of pump / motor displacement, under the environment of AMESim vehicle model in the controller is added after the series solution for various controller under The simulation experiment of pressure HEV performance. (2) the parameter matching and parameter optimization. According to the design requirements, matching theory and empirical formula with parameter of series hybrid hydraulic, to determine the initial parameters of the main components of series hydraulic hybrid vehicle. The vehicle's fuel economy (i.e. engine fuel consumption) as the optimization goal, using particle swarm optimization algorithm, the engine load pump, two element pump / motor displacement and other parameters were optimized. (3) the design of controller. According to the hierarchical control structure, the controller design of series hydraulic hybrid vehicle. The upper controller for energy management controller, design the controller the engine speed controller, engine load torque controller of pump, motor speed controller of the two elements. The bottom pump / controller adopts PI controller modification or repair The P controller is, by modifying the controller output to improve the response and reduce control error. (4) research on energy management control. According to the characteristics of series hydraulic hybrid vehicles, energy density, high power density, this paper designs the thermostat type energy management control and fuzzy control logic and other two kinds of energy management controller. The amplitude and frequency for low energy density caused by the engine speed regulation is too large, the research and improvement of the energy management controller, thermostat and power follow with the addition of a thermostat type energy management controller control factor, fuzzy logic and thermostat type energy management controller improved controller (5). The simulation and analysis of control. According to the simulation model under the environment of AMESim series hydraulic hybrid vehicle, respectively with the thermostat control, thermostat and Power control, add thermostat control factor control, fuzzy logic control, fuzzy logic control and thermostat five energy management control strategy for series hydraulic hybrid vehicle controller, simulation experiment in high speed cycle and city cycle conditions, and compared with the traditional type of automobile fuel consumption the results show that the five controllers can improve the fuel economy of series hydraulic hybrid vehicle, amplitude and frequency for low energy density caused by the engine speed regulation is too large problem, the improved controller will be improved; fuzzy logic - the thermostat type energy management controller can also improve in two fuel economy and the operating condition of the engine to control ideal effect.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7

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本文編號：1380714