项目名称: 基于混杂系统理论的双行星排式HEV能量管理系统动态建模与优化控制研究

项目编号: No.51475213

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 汪少华

作者单位: 江苏大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 双行星排式HEV动力传递过程涉及多个动力源的协调与匹配,其能量管理系统设计成为研究的核心和关键。本项目针对双行星排式HEV能量管理系统存在的混杂动态特征,将问题抽象为一类混杂系统动态建模及其优化控制的科学问题。通过进行双行星排式HEV动力总成系统工作模式提取和齿轮组内部循环功率分析,优化动力耦合装置的结构参数,深入探究系统存在的混杂动力学行为,揭示系统中连续动态过程和离散事件相互影响的耦合机理与特征规律,基于混杂系统理论构建系统混合逻辑动态模型,采用模型预测控制方法进行控制系统的有效综合,结合多参数规划技术实现系统混杂模型预测控制律的显式表达,最后完成控制系统的硬件在环仿真和台架试验。项目旨在准确掌握系统存在的混杂本质,引入混杂系统理论进行优化控制,提高系统燃油经济性,改善系统切换品质,实现能量的高效管理,为双行星排式HEV能量管理系统分析和设计提供新的理论基础和技术支持。

中文关键词: 混合动力汽车;能量管理;混杂系统;切换品质;模型预测控制

英文摘要: In the power transfer process of the dual-planetary gear hybrid electric vehicle (HEV), there are coordinations and matching problems of multiple power sources and the energy management system design has become the core of the related researches. In this program, taking the hybrid dynamic characteristics in the energy management system of the dual-planetary gear HEV into consideration, the energy management problems will be transformed into some certain scientific problems, such as the dynamic modeling and optimal control of a determined hybrid system.Based on the operating mode extraction of the powertrain system and the inner loop power analysis of the gear set, the structural parameters of the power coupling device will be optimized. Then an in-depth study on the hybrid dynamic behaviors of this energy management system will be carried out. Based on the above analysis, the coupling mechanism and rules between the continuous dynamic process and the discrete event, which are closely related and interacted with each other, will be disclosed. Then, a mixed logical dynamical system model will be established based on the hybrid system theory and an effective control system will be designed based on the model predictive control technology. Subsequently, the explicit expressions of the hybrid model predictive control laws will be achieved by means of multi-parametric programming techniques. Finally, the hardware-in-loop simulations and bench tests will be carried out to verify the actual performance of the control system. In a nutshell, for the dual-planetary gear HEV, this research can accurately grasp the hybrid nature of the system. At the same time, it will improve the fuel economy and guarantee the switching quality by the optimal control based on the hybrid system theory. The research will realize efficient energy management and provide the new theoretical basis and technical support for the analysis and design of the energy management system for dual-planetary gear HEV.

英文关键词: Hybrid Electric Vehicle;Energy Management;Hybrid Systems;Switching Quality;Model Predictive Control

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