isg型速度耦合混合动力系统全局最优控制方法

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1、第３６卷第９期重庆大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．９２０１３年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｅｐｔ．２０１３ｄｏｉ：１０．１１８３５／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－５８２Ｘ．２０１３．０９．０１１ＩＳＧ型速度耦合混合动力系统全局最优控制方法杨亚联１，蒲斌１，胡晓松２，叶盼１（１．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４；２．北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１）摘要：混合动力系统具有节能和环保优势，为了提高混合动力系统的燃油经济性，结合ＩＳＧ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｔａｒｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ）型速度耦合混合动力系统的结

2、构，构建了系统动力学模型。利用动态规划方法，设计了以发动机节气门开度和电机转矩为控制变量，以发动机转速和电池ＳＯＣ等为状态变量，以整个循环发动机燃油消耗最低为目标函数，电池ＳＯＣ维持平衡和限制频繁换挡为附加代价函数的动态规划算法。仿真结果表明：与传统的基础车型相比，混合动力系统燃油经济性提高了３５．５％。关键词：混合动力汽车；ＩＳＧ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｔａｒｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ）电机；控制理论；动态规划；速度耦合中图分类号：Ｕ４６９．７文献标志码：Ａ文章编号：１０００－５８２Ｘ（２０１３）０９－０７１－０７Ｓｔｕｄｙｏｎｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔ

3、ｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＩＳＧｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｕｐｌｉｎｇｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ１，ＰＵＢｉｎ１，ＨＵＸｉａｏｓｏｎｇ２，ＹＥＰａｎ１ＹＡＮＧＹａｌｉａｎ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｂｒｉｄｓｙｓ

4、ｔｅｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｏｆａｈｙｂｒｉｄｓｙｓｔｅｍ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＩＳＧｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｕｐｌｉｎｇＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ），ａｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔ．Ｂｙｕｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（ＤＰ）ｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎ

5、ｅｔｈｒｏｔｔｌｅａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒｔｏｒｑｕｅａｒｅｓｅｔａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅｂａｔｔｅｒｙＳＯＣａｒｅｓｅｔａｓｔｈｅｓｔａｔｅｖａｒｉａｂｌｅｓ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｉｓｓｅｔａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｂａｔｔｅｒｙＳＯＣｂａｌａｎｃｅａｎｄｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｓｈｉｆｔｉｎｇａｒｅｓｅｔａｓｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎａｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｓｂｕｉ

6、ｌｔ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｏｆＤＰｃｏｎｔｒｏｌＨＥＶｉｓ３５．５％ｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｖｅｈｉｃｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ；ＩＳＧ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｔａｒｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ）ｍｏｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ；ｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｕｐｌｉｎｇ人类社会可持续发展对汽车技术提出了更高机和发电机，直接与发动机的曲轴相连，实现动的环保和节

7、能要求，而混合动力汽车因为具有良力的耦合，系统结构简单，只有一个电机，成本相［１－２］好的性价比，成为目前得到广泛应用的清洁能源对较低，是混合动力系统中重要的结构形式。汽车，其中ＩＳＧ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）型混传统的ＩＳＧ电机混合动力系统中，由于发动机的合动力汽车中，ＩＳＧ电机取代了发动机的启动电反拖，不能有效回收制动能量，也不具备通过电收稿日期：２０１３－０４－１０基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７５４１１）作者简介：杨亚联（１９７２－），男，重庆大学副教授，博士，主要从事车辆动力传动及控制研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）

8、ｙｙｌ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。７２重庆大学学报第３６