混合动力汽车传动系多目标优化及控制策略设计

摘要

随着经济的迅速发展，汽车的普及度越来越高，与此同时带来的环境恶化问题及经济性问题越来越成为人们的研究重点，随着新能源汽车的发展，此类研究越来越多，然而对汽车动力性及稳定性的综合研究却较少。通过理论分析，发现影响动力性及燃油经济性的共同因素—动力传动系参数—同样影响着整车稳定性，因此本文以提高汽车动力性和稳定性为目标，利用Matlab/Simulink仿真软件，结合基于带精英策略的非支配排序的多目标优化算法(NSGA-Ⅱ)对汽车动力传动系参数优化问题进行研究。
　　文章主要研究传动系参数优化问题，运用多目标遗传算法，通过理论计算+仿真验证的方式，得出理论最佳的传动系参数。本文的主要研究内容包括以下几个方面:
　　(1)根据所选整车车型具体参数及研究需要，搭建整车及发动机、电机、轮胎、传动系、转向系等各子系统Matlab/Simulink仿真模型;
　　(2)根据汽车理论动力性及稳定性相关知识，参考前人有关研究，建立以变速器各档传动比及主减速器传动比为决策变量，以加速时间及横摆角速度偏离程度为目标函数，以整车的动力约束及速比约束为约束条件的数学模型对传动系参数进行优化;之后制定多目标优化转矩分配策略，为后续仿真验证作准备;
　　(3)使用NSGA-Ⅱ，根据建立的多目标优化数学模型，对传动系参数进行优化，得出一组分布均匀的、符合条件的Pareto最优解，并从中选取一组进行分析验证;
　　(4)将优化前后的传动系参数代入Matlab/Simulink仿真模型中进行仿真验证，对比优化前后的动力性及稳定性性能，验证文中所选算法及优化结果的准确性及实用性。
　　对比优化前后仿真结果，结果令人满意，从而表明本文的研究内容具有一定的理论意义及实际应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多目标优化国内外研究现状

1．2．2 传动系参数优化国内外研究现状

1．2．3 混合动力汽车控制策略国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 建立四轮混合动力汽车整车数学模型

2．1 整车结构及参数

2．2 建立四轮混合动力汽车整车数学模型

2．2．1 发动机建模

2．2．2 电机模型

2．2．3 传动系统模型

2．2．4 轮胎模型

2．2．5 变速器模型

2．2．6 转向参考模型

2．2．7 整车动力学模型

2．3 小结

3 汽车动力传动系多目标优化及控制策略设计

3．1 遗传算法及其选择

3．1．1 遗传算法基本原理

3．1．2 遗传算法的基本流程

3．1．3 常用多目标遗传算法性能比较及选择

3．2 多目标优化过程

3．2．1 Pareto最优解及其评判方法

3．2．2 确定决策变量

3．2．3 建立目标函数

3．2．4 建立约束条件

3．3 汽车传动系参数多目标优化数学模型

3．4 多目标优化控制策略

3．4．1 驱动模式划分

3．4．2 转矩分配策略控制器设计

3．5 小结

4 传动系参数多目标优化结果分析

4．1 传动系参数多目标优化

4．2 动力性及稳定性优化结果分析

4．2．1 动力性优化结果

4．2．2 稳定性优化结果

4．3 小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果