机电复合传动系统多动力鲁棒协调控制技术研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chenchen19880908
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混合动力车辆,具有高效率运行以及强动力输出等优于传统车辆的优点,受到了国内外科研领域的广泛关注。本文研究对象为混联式混合动力车辆,传动系统部分是其核心组成之一,又可以称为机电复合传动系统,该系统兼具串联和并联结构系统的功能特点,具有更大的提升系统性能的潜力。本文将围绕机电复合传动系统多动力协调问题开展研究工作。首先,为了保证系统的正常运行,方便对协调控制策略进行深入研究,构建了系统控制开发平台,提出了机电复合传动系统综合控制策略,包含基于规则的能量管理策略以及基于专家PID的协调控制策略。其中,基于规则的能量管理策略负责系统最优状态点的求取;协调控制策略负责协调各部件运行,对最优状态点进行跟踪。其次,根据动态协调控制中采用的鲁棒控制方法,明确对系统模型的建模需求。通过对系统的关键部件(发动机、电机)进行频域辨识,提高模型的动态响应精度;采用模型集的方法处理建模过程中的不确定性问题,得到系统模型集;用分式变换的方法,对系统模型集进行标准化处理,得到可以应用于控制器设计的带有不确定性的标准模型集。再次,对系统数学模型进行特性分析,将动态协调控制问题规划为多输入多数出(MIMO)系统的伺服控制问题。计算系统频域内的穿越频率、带宽等关键参数,结合各通道间性能需求,采用频加权的方法,建立包含约束以及性能要求的增广系统,构建求解带有不确定性系统的结构奇异值最小化问题,采用D-K迭代的方法对该问题进行求解,得到面向系统模型集的可以抵御不确定性干扰的鲁棒协调控制器。然后,针对模型与控制器阶数过高的问题,通过系统平衡实现的Hankel奇异值,判断系统主导状态个数。基于此,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的方法对其进行降阶,得到低阶控制器,改善控制器的实时应用能力,通过循环工况仿真验证了其有效性。最后,在小功率试验台架上,采用简化的循环工况,对协调控制策略进行了试验验证,结果显示,协调控制策略可以提升系统动态协调过程中的综合性能。
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