并联式液压混合动力车辆前向建模与仿真

摘要

环境污染与能源危机是当今人类面临的重大问题，开发节能、环保型汽车刻不容缓。混合动力汽车是目前最具有产业化前景的节能环保车型。液压混合动力车辆作为混合动力车辆的分支，具有功率密度大，全充、全放能力强，短时间内能量储存和释放快等优点，其发展前景最为广阔。
　　本文在查阅大量国内外有关文献的基础上，以基于机械式自动变速器的并联式液压混合动力车辆作为研究对象，建立其前向仿真模型，对液压混合动力车辆的能量利用策略作了深入的研究。
　　阐述了液压混合动力车辆的工作原理，分析比较了车辆的前、后向仿真结构，根据本课题所完成的任务，建立了整车的前向仿真模型。对前向模型中区别于后向模型中的最主要模块——驾驶员模型做了深入研究，明确了驾驶员模型在前向仿真结构中的作用。针对实际车速和期望车速之间的偏差这一问题，分别采用PID控制器和模糊逻辑控制器进行修正。仿真结果表明，采用模糊逻辑驾驶员模型的控制效果要比采用PID控制驾驶员模型的获得更好的车速跟踪效果。
　　根据传动系中离合器和变速器非线性环节，在MATLAB/Simulink平台下建立AMT变速器和自动离合器的传动系模型，对离合器的动态滑磨过程进行了深入的分析，建立了离合器的工作状态模块和控制模式判断模块。还建立了混合动力系统的其它模型，如车轮模型、发动机模型、液压蓄能器模型和液压泵/马达模型等。
　　在分析了整车能量利用策略的基础上，采用主动充压泵来调整发动机负荷率，使发动机尽可能工作在高效区。研究了并联式液压混合动力车辆的逻辑门限控制策略、模糊逻辑控制策略及各自的设计方法，并对这两种控制器的控制效果进行了仿真比较。仿真结果表明，基于模糊逻辑的控制策略更能合理的分配发动机和液压泵/马达的输出转矩，发动机的工作点相对集中在最佳燃油经济区附近。

目录

并联式液压混合动力车辆前向建模与仿真

FORWARD MODELING AND SIMULATION OF PARALLEL HYDRAULIC HYBRID VEHICLE

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 液压混合动力系统特点及配置方式

1.2.1 液压混合动力系统的特点

1.2.2 液压蓄能器的优势

1.2.3 对比于传统内燃机汽车的优势

1.2.4 对比于油电混合动力汽车的优势

1.2.5 液压混合动力车辆的配置方式

1.3 液压混合动力技术的研究概况

1.3.1 国外液压混合动力技术研究概况

1.3.2 国内液压混合动力技术研究概况

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 混合动力车辆建模方法及驾驶员模型仿真

2.1 液压混合动力车辆建模方法

2.2 液压混合动力车辆前向仿真模型

2.3 前向仿真中驾驶员模型建模与仿真

2.3.1 驾驶员模型综述

2.3.2 车轮阻力矩模块

2.3.3 车速转矩偏差修正模块

2.3.4 驾驶员模型仿真的结果及分析

2.4 本章小结

第3章 AMT系统离合器和变速器建模

3.1 离合器的正向仿真模型

3.1.1 离合器模型的输入输出

3.1.2 离合器动态过程分析

3.1.3 离合器的模型分析

3.1.4 离合器的Simulink模型

3.1.5 离合器模型中三种状态的判断

3.1.6 离合器的控制模式

3.2 AMT变速器的正向仿真模型

3.2.1 变速器模型的输入输出

3.2.2 AMT模型的子模块计算过程

3.2.3 AMT变速器的Simulink模型

3.3 液压混合动力车辆的其它仿真模型

3.3.1 车辆模型

3.3.2 车轮模型

3.3.3 主减速器模型

3.3.4 发动机模型

3.3.5 液压泵/马达模型

3.3.6 液压蓄能器模型

3.4 本章小结

第4章 液压混合动力车辆能量利用策略

4.1 引言

4.2 能量利用策略基本原理

4.3 液压混合动力车辆工作模式分析

4.4 逻辑门限能量利用策略设计

4.4.1 逻辑门限参数的选择

4.4.2 工作模式确定方法

4.4.3仿真结果及分析

4.5 模糊控制能量利用策略设计

4.5.1 模糊控制器结构

4.5.2 输入输出设计

4.5.3 模糊控制规则设计

4.5.4 模糊推理及去模糊化

4.5.5 仿真结果及分析

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢