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硕士学位论文 混合动力车辆驱动转矩的协调控制方法及其硬件在环仿真,共101页,46852字。
摘 要
随着全球能源和环境问题的日益突出，具有低排放、低油耗的混合动力汽车已成为当前世界汽车工业研究与开发的热点。当并联式混合动力汽车车辆控制器中的能量管理策略输出的发动机和电动机目标转矩发生大幅度变化或者突变时，如何控制发动机和电动机协调工作，从而保证发动机和电动机输出的总转矩既符合驾驶员对驱动转矩的需求，又具有良好的动态响应特性，是一个从动力性出发的动态协调控制问题。
作为动态协调控制问题研究的基础，本文首先以某并联式混合动力汽车为研究对象，建立了其动力系统的前向仿真模型，该模型以实际混合动力系统结构和各动力总成部件结构特点为基础，能够模拟并联式混合动力汽车复杂的运行过程，并兼顾了模型的精确性和简洁性。
基于上述仿真模型，本文对并联式混合动力汽车控制系统进行研究，以混合动态系统理论为平台描述并建立了分层的并联式混合动力汽车控制系统结构，分析了控制系统中存在的动态协调控制问题及其存在的根本原因，基于模型匹配方法设计了动态协调控制方法。利用所建立的动力系统模型与控制系统模型，本文对该并联式混合动力汽车动态协调控制算法的控制性能进行了仿真验证，并比较了采用不同控制方法设计的动态协调控制算法的控制性能。
基于课题组原有的混合动力车电控系统硬件在环仿真试验台，本文建立了基于RTWT（Real-Time Windows Target）的试验系统控制软件平台，设计了系统软件，对原试验台信号处理硬件进行了二次开发，同时改善了试验台的安全设计。在此基础上标定了试验台的输入输出信号，测定了试验系统重要的特性参数。
最后，为了验证试验系统的有效性和车辆动力系统模型能否适应于硬件在环仿真试验研究的需要，本文设计了硬件在环仿真试验方案、建立了试验的控制流程，进行了硬件在环仿真试验，验证了试验系统的有效性和所建立的动力系统模型适应于硬件在环仿真试验研究的需要。
关键词：混合动力汽车 动态协调控制 前向仿真建模 硬件在环仿真
目 录
第1章 引言 1
1.1 研究的目的和意义 1
1.2 并联式混合动力汽车协调控制问题的研究现状 2
1.3 硬件在环仿真技术在混合动力车控制系统开发中的应用 5
1.4 本文的主要研究内容 9
第2章 并联式混合动力汽车动力系统建模 11
2.1 研究对象概述 11
2.2 并联式混合动力汽车动力系统模型结构 12
2.2.1 驾驶员模型 14
2.2.2 车辆控制器模型 15
2.3 部件模型 16
2.3.1 发动机模型 16
2.3.2 电机模型 17
2.3.3 液力变矩器模型 17
2.3.4 自动变速器模型 18
2.4 整车动力系统动力学模型 19
2.4.1 车辆动力学模型 19
2.4.2 整车动力系统动力学模型 22
2.5 整车动力系统模型 24
2.6 本章小结 27
第3章 并联式混合动力汽车控制算法研究 29
3.1 并联式混合动力汽车控制系统描述 29
3.2 动态协调控制算法 32
3.3 仿真研究 36
3.3.1 无驾驶员模型情况下的系统仿真研究 36
3.3.2 有驾驶员模型情况下的系统仿真研究 40
3.3.3 控制性能仿真对比与分析 42
3.4 本章小结 46
第4章 硬件在环仿真试验系统 47
4.1 硬件在环仿真试验系统概述 47
4.2 硬件在环仿真试验系统二次开发 50
4.2.1 基于RTWT的控制软件平台分析 50
4.2.2 系统软件开发 52
4.2.3 系统硬件的改进 57
4.3 硬件在环仿真试验系统的标定和特性参数测定 61
4.3.1 系统标定 61
4.3.2 系统转动惯量的测定 66
4.3.3 电机系统转矩动态特性的测定 70
4.4 本章小结 73
第5章 硬件在环仿真试验研究 75
5.1 硬件在环仿真试验系统验证 75
5.1.1 硬件在环仿真试验方案 75
5.1.2 试验的控制流程 76
5.1.3 试验研究 78
5.2 动态协调控制算法的试验验证 84
5.2.1 硬件在环仿真试验方案 84
5.2.2 无驾驶员模型情况下的试验研究 85
5.2.3 下一步改进方案 88
5.3 本章小结 89
结论 90
参考文献 9
致谢与声明 95
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 96