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ISG型混合动力汽车模糊控制策略及仿真

花匠小妙招
2025-05-13 18:44

文档简介

ISG型混合动力汽车模糊控制策略及仿真胡洪祥,秦大同,舒红,杨亚联,丁李辉(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030)摘要:针对配备CVT的ISG型混合动力汽车,采用模糊控制策略对整车燃油经济性进行了研究.以整车瞬时状态为基础,燃油消耗最小为目标,建立了模糊控制器.为了消除模糊控制规则获取过程中的不确定性因素,以序列二次规划法的优化计算结果作为制定模糊控制规则的基础,制定了模糊控制规则.结合本文研究车型,对ADVISOR仿真软件进行二次开发,并对整车燃油经济性进行了仿真计算.仿真结果表明,模糊控制策略能够有效提高ISG型混合动力汽车的燃油经济性.关键词:混合动力汽车;模糊控制策略;仿真ADVISOR;燃油经济性混合动力汽车的控制策略必须实现能量流在整车各总成部件之间的有效转换,使得包括发动机、ISG(IntegratedStarterandGenerator)电机等在内的整车各总成部件工作在高效率区域,达到改善整车燃油经济性和降低排放的目的.目前,混合动力汽车的控制策略主要有3种:第1种控制策略是基于简单规则的控制策略;第2种控制策略是对特定循环工况下混合动力汽车油耗进行全局优化,使之对整个循环来说,油耗最小,通常应用的是动态规划算法[1];第3种控制策略是对混合动力系统进行瞬时优化,可以使得混合动力汽车在任一瞬时的等效油耗最小[2],常见的算法有经典最优化控制算法(如序列二次规划法)和模糊控制技术.在第3种控制策略中,由于传统最优化控制过分依赖于精确模型,对系统误差过于敏感,而混合动力汽车系统结构复杂,难于建立精确的数学模型,因此优化结果与实际情况往往相差较大.而模糊控制技术具有自适应性,不依赖于精确模型,适合应用于混合动力汽车系统[3].但模糊控制规则的获取和确定却依赖于人的经验,会受到不确定的因素影响,因此,为了得到有效的模糊控制规则,本文结合两种算法的优点,以序列二次规划法(SQP)的优化计算结果作为制定模糊控制规则的指导依据,应用模糊控制技术对基于CVT(ContinuouslyVariableTransmission)的ISG型混合动力汽车控制策略进行了优化,得到了以整车燃油消耗最小为目标的模糊控制方法.1ISG型混合动力汽车结构如图1所示为配备无级变速器CVT的ISG型混合动力汽车的结构简图,发动机与ISG电机直接相连,ISG电机作为辅助动力源为车辆提供动力,同时发动机向电池充电时和制动能量回收时又作为发电机工作.采用CVT的优点是可以获得连续的传动比变化,实现发动机在低油耗、低排放区工作或使ISG电机在高效区工作,进一步提高整车的燃油经济性或排放性能.整车主要参数见表1.2动力源数值模型2.1发动机数值模型采用排量为1.6升的JL475Q3型发动机,通过试验建立了发动机的数值模型,如图2所示.2.2电机数值模型根据ISG电机试验数据,建立了ISG电机效率特性图,如图3所示.误2.玩3留蓄电蒸池模怒型稠根据蜓QN蛋Y6宫.5环镍氢味电池竹的试阴验结之果,屑获得劫了蓄切电池疾不同秘温度幻下的拍放电菜效率青,如彼图4心所示确3故最优李化控挎制策惩略数肝学模哲型笨将蓄惯电池况中储辰存的糊化学己能和餐各部斤件损组失的僻机械直能转卵化成碰等量查的燃暗油消绒耗量逼,就颠可以参建立港混合半动力义汽车赠的等热效模误型[返1]旁.通皆过推躲导分桥析可伯以建皇立以妈等效除燃油馋消耗绝量最占小为榨目标杆的最魔优化戚数学闭模型晕,表陪示如辛下：板采用规序列雷二次猪规划即法(植SQ白P)巡求解抖上述霜非线通性最散优化饺问题属,得应出优龄化的业发动必机转赚矩和哑电机植转矩姨.以雁车速坊为7包0暂km塞/h弦为例室,得捕到放离电工尊况下给的优的化结飘果如优图5津所示观.由翅于I产SG肿型混罩合动驳力汽比车无恨纯电韵动工上况,泉在需棍求功微率较友低时晃,由闻发动皱机单闭独驱沉动,昨这点河与上豪述优躲化结篇果有虾所区叨别.浇上述女方法坝建立剧在发疤动机垄、I末SG绩电机让和蓄蛇电池拼的稳礼态数德值模裙型基佛础上颂,模互型本理身具碎有实粱验误颂差,市并且悟与实今际的杏动态塑特性灵差别志较大君,因纳此采灵用这爱种方秋法得属出的朱优化识结果杀与实僚际情掏况有乖一定探差别亮,但再可将体此优栽化结碑果作旦为指哥导模爽糊控眯制规盯则制汤订的唇基本颠依据裹,弥掠补模环糊控受制的晒不足驰.抄4虑IS呼G型转混合树动力稻汽车菜模糊丙控制铺策略津国外插研究艘表明弦,模船糊控昨制适太合于么混合加动力妨汽车洲的控沃制[熊3-芦5]型,具戏有智罢能化集,高送适应齐性,必高灵残活性淋的特明点.燃本文层以需邮求转磁矩、阀蓄电值池S因OC村、发单动机篮转速抓和汽是车加贤速度季为输牲入,考电机直转矩杯为输轰出,涂采用迁Ma棉md禁an礼i推嗓理方被法地,建骂立如秃图6境所示外的模谜糊模吴糊控拔制器最.墨4.光1胆输入茄变量专的隶狭属度吉函数置图7愚所示棕为采材用梯夜形函望数形咳式的舍模糊刮控制虾器各引输入匆、输哪出变侵量的调隶属蹈函数貌曲线颠.饰“勇需求换转矩煮(T触re狮q)律”窗的语梳言值孕模糊少子集繁定义日为:则{负堪大,陷负中毙,负先小,花低,错中,撇最佳景,高帽,过绝高}蓬.飘“漂SO沫C呀”霞的语禾言值扑模糊留子集寸定义选为:坡{过店低,四低,退正常章,高等,过悄高}欠.习“悉转速狂(n挣)踪”狸的语消言值倘模糊怒子集丛定义冤为:字{低乎,中罚,高来}.京“序车辆泼加速承度(乎a)覆”多的语条言值滥模糊爬子集两定义莫为:满{低送,高腿}.冤“逝车辆收加速酷度技”丧的定捉义根虚据电猾机助顷力大要小确异定,仓加速叠度馅“从高和”绸,电绍机助膀力大决,加偿速度糟“蓬低惠”肥,电祖机不冷助力相或助茄力小励.覆4.繁2徐输出变变量体的隶杰属函当数啄图7谜中显胞示了腰模糊瘦控制叼器输帜出变哀量电帖机转趣矩(铺Tm狭)的牵隶属甚函数订曲线蒙,语缠言值袖模糊它子集胶定义交为:渔{负秆大,争负中破,负见小,欠零,怪正小容,正碗中,冲正大巡}诚4.够3率控制心规则诚为了凯避免佳过分栏依赖揉于人型的经或验,所消除验不确冠定的棵误差未影响腥,以乳上述竞序列衣二次语规划滋法的圣优化魂结果苗为基视础,词按照徐汽车汽不同劣工况梁下的感不同歼工作涉模式阶,制牧定了戴13孕1条寄控制盛规则丑,部筒分控读制规叶则如隶表2测所示秧.表月中规盛则聚①②惭表示拢蓄电骂池S忽OC盆过低轮,由尖发动懒机提切供动爷力进未行充参电;岛③垮表示迹需求绳转矩摔低,牢不需套要电哪机助磨力,唐发动辅机单圾独驱捎动;凤④州表示体汽车渴高速凯匀速逗行驶帖工况火,发绘动机桂油耗返较低颂,单年独驱缩动;暂⑤⑥肆表示僵汽车谜处于荣爬坡腔或急胳加速碍工况缘,根枕据需秀求转慈矩的羽不同沸,密IS星G电范机提桐供助讯力大冠小程茧度不划同;蹲⑦⑧趣表示硬汽车徒处于躲减速队制动毕工况快,摊IS刃G电程机根科据制下动情否况,故不同融程度灿地进杏行制圣动能俊量回垃收.帐不同朝工况肉需要扰不同吧控制召规则辆,才愚能保巩证整粉车经僻济性封能的晴提高仙.振5A笔DV肉IS摆OR岂二次斯开发魔及仿榨真蓬美国照可再咱生能漏源国姻家实巨验室编(N莫RE尖L)徒开发做的A厦DV设IS牌OR释20蜓02励(A但d付va灾nc错ed贷V军eh且Ic萍le月S妨im香ul字at趣OR哄)仿堤真软刘件是咳基于赏MA略TL毒AB灶/S筛IM不UL区IN勒K平掠台设卧计的填,对怜传统亏车、腐电动帐车和装混合物动力纲汽车送燃油蓝经济餐性和海动力桐性进酸行分块析的乖一个引仿真遣平台肝,由阔于其艘代码起的开戏放性迅而得惕到了东广泛爱的应贿用.爹5.婶1座A隶DV溉IS弹OR堵二次看开发狐根据快本文赞研究签内容准,对凶AD姨VI漆SO康R2短00宇2进屿行了搅二次停开发醉:少首先梳,建辨立用践户自花定义践的仿盆真模孤块;礼根据膛用户企需求速,对宇发动博机、租电机眠、蓄艘电池屿等数册据文会件进例行修窄改;雷并按钟照实翻际车肾型的单参数资及配越置,冬修改葵PA惰RA趟LL灰EL阵_d奏ef般au拘lt军s_宿in拌.m惊文件蓄.然种后,问将a逆ll愧_m缓en凭us写.m抱a文风件调惑入工番作空眨间,杆在o压pt圆io考ns衫结构眉变量湿中添冰加用糊户自柿定义些的模台块名太;修倒改g螺ui啦_m沉ia如ge矮.m糠文件强,实酱现车三型图斥片显孕示在揪GU瞒I界冒面中骡;修正改I步np字ut玉Fi伪gc筝on居tr英o.积l兔m,座使得现相关柴数据窑图形秋显示饮在G旁UI氧界面赌中[缓6]匀.持最后州,修师改b轮lo乏ck静_d画ia哑gr六am匙_n拆am嗓e.但m文着件,罩以实吗现仿牢真模见块的翁调用杂.另盆外,尽根据场用户啊不同百需要事还可鞭以进筋行相冤关修典改.播通过姑以上释步骤支的修固改,化就可浪以利伏用A征DV阶IS舱OR梢的仿洽真环罚境进拼行用痒户自或定义报参数邻设置撤和仿跨真计析算.疗5.亭2服仿贿真结暖果及霉分析谎将装汗备C碧VT暖的I辩SG院型混糖合动岗力汽狭车仿筝真模杠型嵌呆入A核DV裹IS爸OR掀仿真档环境宜,利盟用A得DV蚊IS觉OR柳的仿洋真功酷能,乓应用含模糊到控制刊策略凑对不撕同工于况下尖的I蒸SG艇型混斑合动撒力汽受车进咱行了隶燃油祖经济鞋性仿项真.缩如图户9所铅示为翠EC何E循阅环工兰况下教的仿杆真结翁果,道从图摧中可换以看横出I携SG每电机砖在加默速时类对汽戏车进鞋行了绩助力沟,在搏减速炸时进安行了不制动逼能量谷回收兼,蓄侵电池院SO急C的矛变化注在合狐理范色围内倡,说呆明模跨糊控彻制策掩略能悬有效没地实耀现发鱼动机丸、电悲机的减动力涝分配权,实锹现I冬SG厘型混架合动尚力汽按车的棉所有绞工作俊模式姿.配牧备了钓1.歉6榜L就发动张机和速10清k哥W电缠机的破IS滥G型般混合读动力叙汽车皮与1庸.8病L仔的传营统车说动力竹性相桨当,桐因话此它所们的筝油耗眯具有则可比雕性.兄表3坏为E早CE皇,鲜EU池DC街和E专CE桨+E响UD悬C三丧种工鼠况下汪,排银量为厕1.蚂8库L伶的传须统车降油耗雾试验揉结果烤(厂开家提君供的娃数据逮)和寨排量研为1棍.良6号L混映合动迅力汽妙车的里油耗宁仿真凳结果塔比较俱,可价以看盆出本碑文制刺定的载模糊荡控制忙策略或能有咐效达裤到降鸭低油魔耗的李目的荣.爱6掘结丹论少1)陡以整惠车瞬犹时状拿态为反基础冰,利笨用模刮糊控程制技抖术,权对I博SG满型混饭合动遥力汽斧车的佣控制蛛策略打进行说了研腊究,顷得到满了I