行星式混合动力客车的模型预测动态协调控制

行星式混合动力客车在驱动模式切换时会产生较大冲击度,以往基于PID的控制器在模式切换过程中无法有效保证车辆驾驶平顺性.基于此问题,利用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于MPC的动态协调控制方法,实现发动机的启动控制.依据整车动力学方程和实车历史数据,在Matlab/Simulink平台中搭建基于数据驱动的发动机模型和车辆闭环仿真模型,并将发动机启动过程视为受约束的多目标优化问题,根据系统状态空间方程和优化问题设计基于数据驱动的模型预测控制器,在纯电动模式向混合动力模式切换过程中,与传统基于PID的控制方法以及被动切换展开对比.仿真结果表明,在保证车辆动力性的前提下,相比于PID控制方法和被动切换,在模式切换过程中,基于MPC的动态协调控制方法不仅可以实现发动机的正常启动,还能大幅度降低峰值冲击度,同时使车辆良好地跟随目标车速.本文提出的模型预测控制器可以降低整车冲击度,保证车辆模式切换时的平顺性.

混联混合动力系统功率、转矩和效率三参数匹配方法研究

为混联混合动力系统提出了一种功率、转矩和效率三参数匹配方法。该方法综合考虑混联混合动力系统构型特点和动力性设计要求,以系统效率最高为目标,运用预设控制算法预测动力源的目标工作点和能量需求分布情况,确定了整个系统关键部件的选型。通过CRUISE/Simulink建模和仿真,验证了该匹配方法的有效性。

基于能量计算模型的混合动力系统理论油耗分析

本文中基于混合动力系统内部能量流,提出系统平均综合传动效率概念,并建立基于能量计算的混合动力系统理论油耗模型。结合混合动力系统基本节油途径,考虑再生制动、发动机平均燃油消耗率和平均综合传动效率变化因素,建立混合动力系统理论综合油耗增量计算模型,并针对功率分流式混联混合动力系统的油耗及其影响因素进行深入的定量分析。整车燃油经济性仿真结果和油耗影响因素理论分析结论验证了所提出方法的合理性。

液压混动系统泵排量控制研究

针对闭式液压回路中变量泵排量控制方法精度较低的问题展开研究,基于泵控系统中伺服阀的脉宽调制(PWM)控制,推导出占空比信号与变量泵排量的线性关系,在AMESim软件平台上搭建了泵控系统仿真模型,并基于试验测试数据对模型进行校核,基于泵控系统模型提出了PID反馈控制、前馈+反馈控制和三步法控制的泵排量控制方法,并进行测试对比分析.仿真结果表明,三步法控制在动态响应及快速稳定方面优于PID反馈控制,相比于前馈+反馈控制,采用三步法控制的泵排量动态响应误差减少了35.5%.

燃料电池汽车的氢耗分析模型与应用

为便于定量分析燃料电池汽车的氢耗影响因素和整车氢耗潜力,文中基于燃料电池汽车行驶时内部的能量流动关系,首先定义平均综合传动效率并提出理论氢耗计算分析模型.通过对氢耗的多种影响因素进行分析,进一步得到理论氢耗增量模型.最后基于advi-sor自带的燃料电池汽车模型,通过理论和仿真分析量化了滚动阻力系数、传动系机械效率、电机效率、燃料电池效率对整车经济性的影响.此外,基于各影响因素未来可能达到的极限状态,通过仿真得氢耗潜力为0.6 kg/100 km.不同因素的量化分析和氢耗潜力的确定不仅对燃料电池汽车动力系统前期研发有重要指导意义,而且在实车开发期间可为部件选择和参数标定提供优化方向.

液压轮毂马达辅助驱动系统控制策略实车验证

为充分提升重型牵引车辆通过不良路面的能力,对国内某款重型牵引车在传统结构的基础上加装了前轴液压轮毂马达辅助驱动系统,并针对该混合动力系统,开发了工程化的控制策略,实现分时全驱控制.该策略通过对两套动力系统的工作状态和驾驶意图的识别保证系统模式的平稳切换,控制液压系统适时介入与退出,在各模式下对泵排量进行合理的控制,助力模式下实现轮速良好跟随.采用该控制策略的实车试验结果表明:驾驶员操作意图识别准确,模式切换和换挡平顺性好;两系统工作协调且互不干扰,行驶安全性得以保证;各模式下变量泵排量响应合理,轮速跟随方法有效.实车试验验证了轮毂液压混合动力系统实际应用的可行性和所提策略的合理性.

轮毂液压辅助驱动车辆蠕行模式控制研究

针对轮毂液压辅助驱动车辆蠕行模式下液压泵排量控制粗放的问题,提出一种蠕行模式控制方法。采用无级变速器的速比控制思想实现液压泵的排量控制,利用AMESim软件搭建轮毂液驱车辆仿真平台,验证蠕行模式控制方法的响应特性和控制效果。仿真结果表明,在系统工作范围内,提出的蠕行模式控制方法可以实现速比的无级控制,进而通过调节发动机工作点实现车辆的最佳经济性运行。该项研究对轮毂液驱车辆控制及实际开发应具有一定的借鉴价值。

基于电机最优回馈转矩曲线的制动控制策略

本文中首先基于电机等效电路模型,分析了车用内置式永磁同步电机的耗能制动状态和回馈制动状态;然后根据电机矢量控制原理,对控制电流指令进行解析,并经试验数据的验证;接着计算得到永磁同步电机最优回馈转矩曲线,并据此提出一种制动回馈能量最优的串联制动控制策略。最后针对某P4并联混合动力商用车,仿真分析了在C⁃WTVC、CHTC⁃TT循环工况和试验采集到的某段省道工况下,并联制动和所提出的串联最优制动控制策略下的百公里油耗和制动回收能量。结果表明,与并联制动控制相比,基于电机最优回馈转矩曲线的串联制动控制策略可降低油耗,并回收更多的制动能量,实现制动回收能量和燃油经济性的提升。

基于加速度校正的坡度估计算法与实现

针对当前坡度估计方法普遍涉及的参数较多、准确性差的缺陷,提出了一种基于加速度校正的坡度估计算法。它仅采用三向加速度和角速度信号,利用角速度短时积分校正原始加速度信号,提取出加速度信号中重力加速度在坡道方向上的分量。然后根据工况特征,离线计算出不同条件下的稳态卡尔曼增益,并建立模糊系统来动态给定信号融合系数,解决了直接使用卡尔曼滤波算法须对误差协方差进行实时估计的难点。最后完成软硬件集成并进行实车测试,验证了该坡道估计方法具有良好的实时性与准确性。

燃料电池汽车深度节能分析

为有效提升燃料电池汽车整车经济性,仿真分析了不同构型因素对整车经济性的影响,基于提出的理论氢耗模型确定氢耗影响因素,并依次对各影响因素进行微观经济性分析。采用遍历权重系数动态规划方法确定所研究车型的氢耗极限,以探究控制策略因素对整车能耗的影响。研究终端约束动态规划中成本函数的确定方法,并基于此方法实现深度全局寻优。研究结果表明:有无超级电容对整车经济性影响不大,但FC+B构型相较于FC+B+C构型具有更好的经济性;从微观经济性角度定量分析出燃料电池效率、电机效率、滚动阻力系数、整车质量及再生制动策略对整车经济性影响的重要程度;功率跟随控制策略能较好地发挥整车经济性。对燃料电池汽车进行深度节能分析,揭示了提高整车经济性的有效途径,可为构型和部件的选择及控制策略的制定提供有效的理论依据。

燃料电池混合动力系统多目标优化方法

为解决燃料电池混合动力客车经济性优化时将循环工况耗氢量作为单一经济性评价指标的局限性,通过建立等效氢耗模型及融合质量与寿命因素的多目标优化函数,对影响整车在全寿命周期内的经济性关键参数进行多目标优化.通过对超级电容和蓄电池的容量系数进行优化进而降低了动力系统的质量和成本,优化后超级电容仍能充分发挥“削峰填谷”作用,蓄电池无大电流冲击,优化前后其平均电流能够保持基本不变,燃料电池电压衰退值仅降低2μV,其寿命衰减程度在优化前后变化可以忽略.本文所提出的多目标优化方法能够保证寿命及使用经济性基本不变的情况下,系统的总成本和总质量都得到了优化,对实际燃料电池混合动力系统的综合评价和方案设计提供理论指导.

基于部件动态特性的城市混合动力SUV协调控制研究

基于汽车部件特性和复杂工况,针对发动机动态响应性能多变和各子控制器报文周期不同带来的通信相对时延和控制相对滞后的问题,提出"发动机动态响应性能识别+发动机响应转矩预估+电动机同步补偿"的协调控制方法。实车测试结果表明,上述方法在发动机动态响应过程中,可使动力源总输出转矩与总需求转矩最大误差减小43%,从而有效满足整车动力性和平顺性的要求。

基于约束终止状态的行星混合动力系统全局优化算法

针对全局优化算法计算量大和优化目标中罚函数不确定性的问题,提出一种分层优化架构,利用瞬时最优控制策略实现底层控制的优化,而利用全局优化策略实现顶层控制的优化。同时,在全局优化策略中采用基于受约束终止状态的边界求解方法,有效避免了为实现电量平衡而进行的大量调试工作,提升了计算效率。仿真结果表明,该优化算法提升了系统综合效率,实现了整车油耗的进一步降低。

并联混合动力汽车BSG控制策略研究

基于某款P2构型并联混合动力汽车,提出增加皮带传动起动/发电一体化电机(BSG)实现P0+P2的混合动力系统构型方案,并基于起动发动机和发电的功能需求计算了BSG及皮带轮参数,提出了两段式BSG起动、调速控制策略和稳定发电控制策略,并搭建试验样车。基于实车环境和车载控制器开展了样车测试,结果表明,配备BSG的样车具备快速起动、调速功能,且在车辆行驶模式不断切换的动态过程中,BSG-发动机系统仍可维持稳定发电状态。

食品专业生物化学创新实验教学体系的探索

生物化学实验是高等院校食品类专业一门重要的专业必修课。实验教学是培养创新人才的重要环节,如何改进实验课程体系,提高学生的设计能力、分析能力和动手能力是生物化学实验教学中的重要研究内容。为了使本科学生能更好地掌握生物化学实验的基本操作技术,提升科学思维和研究素质,本文从改革实验教学模式、改变授课形式和改进实验成绩考核方式等方面着手开展初步探索,以期提高学生在实验教学中的主体作用,激发学生的学习兴趣,培养学生的实验技能,提高学生的科研能力。

轮毂液驱车辆极限状态泵排量控制

针对轮毂液驱系统在工作过程中可能出现压力饱和、油温过高等极限状态,提出了一种极限状态泵排量控制策略,分别对泵排量进行温度限制控制和压力限制控制。通过Matlab/Simulink和AMESim联合仿真平台,在极限状态下对该控制策略进行仿真验证。结果表明,泵排量控制策略在保证系统性能的前提下,使液压系统油温尽快回归正常工作范围,系统流量损失显著降低。本研究增强了轮毂液驱车辆在极限状态下的应对能力,提高了液压系统能量利用率,减小了系统发生故障的可能,对轮毂液驱车辆的实际开发具有指导意义。

添加Al对燃料电池阴极催化剂(Pt-Fe)/Pt合金微观组织及氧还原催化性能的影响

为提高燃料电池阴极催化剂(Pt-Fe)/Pt合金的氧还原催化活性和稳定性,在Pt-Fe合金体系中引入元素Al,熔炼得到中间合金(Pt-Fe)Al,再经过NaOH溶液定向腐蚀得到(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金,用其作为燃料电池氧还原反应的催化剂,并对其结构、催化活性和稳定性进行了研究。结果表明,所制备的催化剂材料(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金具有由几个原子层厚的纯Pt外壳和成分为(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al的内核构成的双模孔隙且内部互通的包覆式结构。相比于传统燃料电池的氧还原反应催化剂Pt/C材料以及由Pt-Fe体系制备的Pt_(46)Fe_(54)/Pt合金,(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金的比活性分别是Pt_(46)Fe_(54)/Pt合金、Pt/C比活性的1.21倍和2.69倍,其质量活性分别是Pt_(46)Fe_(54)/Pt和Pt/C的1.17倍和5.3倍。在催化稳定性方面,(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt的电化学活性面积在10 000圈伏安循环后衰减到89%,然后趋于稳定,且循环40 000圈后其仍保留80%的电化学活性面积。由此可见,所制备的催化剂材料(Pt_(1-x)Fe_x)_3Al/Pt合金具有较高的催化活性及催化稳定性。

紧急制动工况下的纵向车速估计方法

针对车辆紧急制动失稳状态下4个车轮均出现较大滑移而不能从车轮转速反映纵向车速的问题,提出一种与滑移控制器相结合的纵向车速估计方法。该方法能直接影响车轮滑移控制逻辑,保证4个车轮中始终存在一个车轮处于弱制动力控制状态且保持转速稳定变化,从而在紧急制动工况下能较准确地估计出纵向车速。在高/低附着路面的直行和转向工况下仿真的结果验证了滑移控制器的制动效能和纵向车速估计算法的鲁棒性。

基于二次Lasso回归的纵向驾驶员模型研究

为了更好地模拟实际驾驶员行为,提出基于二次回归和Lasso回归方法的纵向驾驶员回归模型.通过采集纵向驾驶行为数据,提取可能影响驾驶行为的状态参数,进而建立二次回归驾驶员模型;面向多参数回归模型中的多重共线问题,采用Lasso回归方法进行状态参数筛选;结合筛选数据建立二次回归驾驶员模型.为了验证模型的有效性,与PI驾驶员模型和一次Lasso回归驾驶员模型进行仿真对比.仿真结果表明,相较于其他两种模型,所建立的驾驶员模型具备良好的工况跟随效果,同时能较好地反映实际驾驶行为特征.

基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化

协调优化混合动力系统设计参数和控制策略参数是提高功率分流式双模混合动力系统综合性能的关键。针对现有多目标遗传算法、粒子群算法以及模拟退火等优化算法实施难度高、求解周期长的问题,以汽车动力性能和电池SOC平衡为约束条件,将油电转换系数引入目标函数,提出一种基于多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm,MIGA)的动力系统设计参数和控制参数集成优化方法。利用Isight仿真平台进行建模仿真,结果表明,在保持车辆动力性、车速跟随以及电池SOC平衡的基础上,相较于优化前,在中国典型城市公交工况下系统等效油耗降低了0.21L/100km,对应节油比例为1.3%。对参数优化后的经济性仿真结果分析发现,优化后发动机向着高负荷区域移动,工作情况得到改善;电机MG1和MG2效率均有不同程度的提高,较好的验证了所提出的参数优化方法的有效性。