混合動力電動汽車驅動系統(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，混合動力電動汽車(Hybrid ElectricVehicle，HEV)的驅動系統(tǒng)獨特復雜，其控制是HEV的核心技術，也是提高整車經(jīng)濟性、動力性、舒適性的關鍵所在。為了提高HEV電驅動系統(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（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的鎮(zhèn)定控制和H∞控制問題。然而，HEV驅動系統(tǒng)的控制問

2、題不僅包括底層各執(zhí)行部件（電機、發(fā)動機、離合器、變速器等）的控制，還包括HEV模式切換動態(tài)過程中電機、發(fā)動機、離合器等動力源和動力傳遞部件之間的協(xié)調控制。為了提高HEV驅動系統(tǒng)模式切換動態(tài)過程的舒適性、快速性和經(jīng)濟性，本論文采用預測控制理論研究了HEV驅動系統(tǒng)在模式切換期間的轉矩協(xié)調控制問題。主要研究內容如下:
　　1.為了提高HEV電驅動系統(tǒng)的控制性能和控制精度，首次提出采用Hamilton系統(tǒng)理論實現(xiàn)考慮鐵損的永磁同步電機的鎮(zhèn)

3、定控制。首先，建立了考慮鐵損的永磁同步電機的完整動態(tài)數(shù)學模型及其端口受控Hamilton模型。然后，利用互聯(lián)和阻尼配置及能量整形方法實現(xiàn)了考慮鐵損的永磁同步電機的Hamilton鎮(zhèn)定控制;最后，分析了阻尼參數(shù)和鐵損對電機轉速的影響。仿真結果表明:Hamilton控制可實現(xiàn)系統(tǒng)的快速鎮(zhèn)定并可有效抑制負載擾動。
　　2.針對HEV用永磁同步電機在實際工況中存在的負載擾動問題，首次提出了一種基于Hamilton系統(tǒng)H∞控制理論的擾動抑制

4、算法。首先，在已有的考慮鐵損的永磁同步電機的Hamilton實現(xiàn)及鎮(zhèn)定控制的基礎上，設計了永磁同步電機的Hamilton H∞控制器。然后，分析了負載擾動情況下，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、轉速和電磁轉矩的響應情況。仿真結果表明:Hamilton系統(tǒng)H∞控制具有很好的負載擾動抑制能力，有助于提高HEV的駕乘舒適性。
　　3.提出采用模型預測控制(Model Predictive Cont

5、rol，MPC)與模型參考控制相結合的方法研究HEV模式切換期間的轉矩協(xié)調控制問題。首先，借鑒了模型參考控制的思想，建立從純電動到混合驅動這一模式切換動態(tài)過程的參考模型，用以產(chǎn)生模型預測控制所需的參考信號。其次，設計了從純電動到混合驅動這一模式切換動態(tài)過程的模型預測控制器。然后，將所提出的策略與基于實際駕駛經(jīng)驗的傳統(tǒng)控制方法進行了比較，仿真結果表明:所提策略不僅可以實現(xiàn)更小的車輛沖擊度、更少的驅動系轉矩中斷和更小的離合器滑摩損耗，還對車

6、輛行駛阻力的變化以及駕駛風格的變化具有很好的適應性。
　　4.首次提出基于數(shù)據(jù)驅動預測控制(Data-driven Predictive Control, D-DPC)方法研究HEV模式切換期間的轉矩協(xié)調控制問題，以提高HEV的模式切換品質。首先，在專業(yè)汽車分析軟件CRUISE平臺上搭建了HEV的整車模型，并且設計了能夠充分激勵系統(tǒng)特性的系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。其次，獲得了所設計的輸入數(shù)據(jù)作用下的HEV動態(tài)模型的輸出和受約束的輸出數(shù)據(jù)，直接