混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、作為一種新型的多能量源交通工具，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(Hybrid ElectricVehicle，HEV)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)特復(fù)雜，其控制是HEV的核心技術(shù)，也是提高整車(chē)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、舒適性的關(guān)鍵所在。為了提高HEV電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制精度和舒適性，本論文基于Hamilton系統(tǒng)理論研究了考慮鐵損的永磁同步電機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的鎮(zhèn)定控制和H∞控制問(wèn)題。然而，HEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制問(wèn)

2、題不僅包括底層各執(zhí)行部件（電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器等）的控制，還包括HEV模式切換動(dòng)態(tài)過(guò)程中電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器等動(dòng)力源和動(dòng)力傳遞部件之間的協(xié)調(diào)控制。為了提高HEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模式切換動(dòng)態(tài)過(guò)程的舒適性、快速性和經(jīng)濟(jì)性，本論文采用預(yù)測(cè)控制理論研究了HEV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在模式切換期間的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.為了提高HEV電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制性能和控制精度，首次提出采用Hamilton系統(tǒng)理論實(shí)現(xiàn)考慮鐵損的永磁同步電機(jī)的鎮(zhèn)

3、定控制。首先，建立了考慮鐵損的永磁同步電機(jī)的完整動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及其端口受控Hamilton模型。然后，利用互聯(lián)和阻尼配置及能量整形方法實(shí)現(xiàn)了考慮鐵損的永磁同步電機(jī)的Hamilton鎮(zhèn)定控制;最后，分析了阻尼參數(shù)和鐵損對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。仿真結(jié)果表明:Hamilton控制可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速鎮(zhèn)定并可有效抑制負(fù)載擾動(dòng)。
　　2.針對(duì)HEV用永磁同步電機(jī)在實(shí)際工況中存在的負(fù)載擾動(dòng)問(wèn)題，首次提出了一種基于Hamilton系統(tǒng)H∞控制理論的擾動(dòng)抑制

4、算法。首先，在已有的考慮鐵損的永磁同步電機(jī)的Hamilton實(shí)現(xiàn)及鎮(zhèn)定控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)的Hamilton H∞控制器。然后，分析了負(fù)載擾動(dòng)情況下，采用Hamilton系統(tǒng)H∞控制前后以及不同干擾抑制水平下，各電流分量、轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)情況。仿真結(jié)果表明:Hamilton系統(tǒng)H∞控制具有很好的負(fù)載擾動(dòng)抑制能力，有助于提高HEV的駕乘舒適性。
　　3.提出采用模型預(yù)測(cè)控制(Model Predictive Cont

5、rol，MPC)與模型參考控制相結(jié)合的方法研究HEV模式切換期間的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。首先，借鑒了模型參考控制的思想，建立從純電動(dòng)到混合驅(qū)動(dòng)這一模式切換動(dòng)態(tài)過(guò)程的參考模型，用以產(chǎn)生模型預(yù)測(cè)控制所需的參考信號(hào)。其次，設(shè)計(jì)了從純電動(dòng)到混合驅(qū)動(dòng)這一模式切換動(dòng)態(tài)過(guò)程的模型預(yù)測(cè)控制器。然后，將所提出的策略與基于實(shí)際駕駛經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明:所提策略不僅可以實(shí)現(xiàn)更小的車(chē)輛沖擊度、更少的驅(qū)動(dòng)系轉(zhuǎn)矩中斷和更小的離合器滑摩損耗，還對(duì)車(chē)

6、輛行駛阻力的變化以及駕駛風(fēng)格的變化具有很好的適應(yīng)性。
　　4.首次提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)控制(Data-driven Predictive Control, D-DPC)方法研究HEV模式切換期間的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，以提高HEV的模式切換品質(zhì)。首先，在專業(yè)汽車(chē)分析軟件CRUISE平臺(tái)上搭建了HEV的整車(chē)模型，并且設(shè)計(jì)了能夠充分激勵(lì)系統(tǒng)特性的系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。其次，獲得了所設(shè)計(jì)的輸入數(shù)據(jù)作用下的HEV動(dòng)態(tài)模型的輸出和受約束的輸出數(shù)據(jù)，直接