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专利号: 201510456340X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2025-03-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,以发动机台架性能实验所得的不同节气门开度和转速下所对应转矩的数据作为样本,利用最小二乘支持向量机进行训练;

步骤2,采用分布估计算法对最小二乘支持向量机的参数:平衡因子C和核函数参数σ进行优化,得出最优参数,基于最优参数建立发动机转矩观测器模型;

步骤3,根据驾驶员对油门踏板、制动踏板的操作,识别驾驶意图,得出期望的车辆运行状态,在车辆由纯电动驱动模式向纯发动机驱动模式的切换过程中,设置一个动力切换分段控制系统,以离合器的状态作为控制系统划分的依据,针对不同的动力源,采用不同的控制策略,实现分段协调控制;

步骤4,车辆起步阶段处于纯电动驱动模式,此时发动机关闭,离合器分离,仅由驱动电机提供动力;当车速大于预先设定的车速Ve时,发动机起动,采用模糊PI混合控制调节发动机转速;在离合器两端转速差值较小的情况,进行离合器接合;

步骤5,在离合器完全结合之后,车辆进入混合驱动模式;建立带发动机转矩观测器的模型匹配控制器来调节驱动电机的输出转矩,实现对动力输出总转矩的闭环控制;

步骤6,当发动机正常工作,输出转矩平稳,且实际车速大于预先设定的纯发动机驱动模式门限值Veng_alone时,则逐步增加发动机的转矩输出,并调节驱动电机的转矩输出逐渐下降直至为零,仅由发动机提供动力,车辆进入纯发动机驱动模式。

2.如权利要求1所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤1中,以节气门开度间隔为20%,转速间隔为500r/min来获取样本数据。

3.如权利要求1所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤1中,选择径向基函数作为最小二乘支持向量机的核函数。

4.如权利要求1所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤2中,采用分布估计算法对最小二乘支持向量机参数进行优化的步骤如下:步骤2.1,采用一维的Logistic映射模型来初始化种群X=[C,σ],随机产生一组[0,

1]之间的初始值,表示为X0=[rand(0,1)rand(0,1)],利用Xt+1=λ·Xt(1-Xt),经过n次迭代可得混沌序列,并以矩阵的形式表示为:将混沌序列的取值范围扩展到待优化参数问题的取值范围,可表示为:

xi1=Cmin+(Cmax-Cmin)xi1

xi2=σmin+(σmax-σmin)xi2

式中,n为种群规模,λ为控制参数,平衡因子C的取值范围为[Cmax,Cmin],核函数参数σ的取值范围为[σmax,σmin];

步骤2.2,评价种群中每个个体的适应度值,第j个个体的适应度值可表示为:式中,dji为第j个个体的第i个实际值,yji为第j个个体的第i个观测值,Z为训练样本的个数;

步骤2.3,对种群中的每个个体执行混沌变异,第j个个体的第i个参数值的变异半径可表示为:变异操作后,计算新个体的适应度值,若小于旧个体原来的适应度值,则用其替换旧个体;否则,保留旧个体;

步骤2.4,对种群中个体的适应度值进行排序,建立带权重的混合高斯模型;

步骤2.5,按建立的混合高斯模型进行抽样,生成n个新个体作为下一代种群;

步骤2.6,判断是否满足收敛条件,如果不满足则转至步骤2.2继续执行;如果满足,则种群中适应度值最小的个体为所求的最优参数。

5.如权利要求1所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤4中,采用模糊PI混合控制对发动机进行转速调节的步骤如下:步骤4.1,根据驱动电机转速ωm计算目标转速ωd为:ωd=ωm×ig,式中ig为变速箱的传动比,由车辆当前的档位决定;

步骤4.2,根据转速传感器反馈的发动机实际转速ωe和步骤4.1中确定的目标转速ωd计算差值,对其进行修正为:Δω=K×(ωd-ωe),并作为切换的依据;

步骤4.3,当Δω≥ωTH时,采用模糊控制器对发动机进行转速调节;

步骤4.4,当Δω<ωTH时,采用PI控制器对发动机进行转速调节;

式中,K为动态切换补偿切换转速修正系数,ωTH为模糊控制器与PI控制器之间切换的门限值。

6.如权利要求1所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤5中,采用一阶延迟特性来构建控制系统的响应特性,建立带发动机转矩观测器的模型匹配控制器来调节驱动电机输出转矩的步骤如下:步骤5.1,基于最优参数建立发动机转矩观测器模型,输入当前节气门开度α和转速ωe,输出实时转矩,发动机转矩观测器模型可表示为: 式中,ωe为发动机实时转速,α为当前的节气门开度,f(ωe,α)为发动机转矩观测器输出值,τe为观测器模型的滞后时间常数;

步骤5.2,需求转矩辨识模型以节气门开度作为输入,根据驾驶员的驾驶意图,对最大需求转矩进行比例划分,得出当前的需求转矩,需求转矩辨识模型可表示为:式中Tdm为最大需求转矩,τ1为需求转矩辨识模型的滞后时间常数;

步骤5.3,驱动电机的模型可简化为 式中,Tmx为驱动电机的额定转矩,τm为驱动电机系统的滞后时间常数;

步骤5.4,建立前馈控制器,考虑到控制系统设计目标为需求转矩Td与实际驱动总转矩Tq之间的偏差为零,设计前馈控制器为:步骤5.5,建立反馈控制器,反馈控制器采用PI控制器:

式中,kp为比例系数,ki为积分系数。

7.如权利要求6所述的带发动机转矩观测器的同轴并联混合动力汽车动力切换协调控制方法,其特征在于:在所述步骤5.5中,PI控制器的参数kp和ki具有多组值,并能根据需求转矩Td与实际驱动总转矩Tq之间的偏差大小选择合适的一组值。