太阳能混合动力电动汽车驱动系统及模糊控制

20世纪90年代以来,全球性的石油危机及大气污染使汽车的节能和环保性能日益得到重视。特别对于汽车密集、交通拥挤的大城市而言,汽车频繁起停造成的内燃机变工况(特别是低速怠速)运行是造成尾气排放严重、耗油高的主要原因。环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力,迫使人们重新考虑未来汽车问题,清洁、环保、节能和可再生的新能源汽车已成为世界汽车工业发展的热点。

相对于石油、天然气等不可再生能源而言,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的“绿色”可再生能源。因此,本文设计了太阳能电机和内燃发动机混合驱动的太阳能混合电动汽车驱动系统,并对其控制系统进行了分析。

1驱动系统构成及工作原理

太阳官眺眙动力电动汽车驱动系统的结构如图1所示,其动力系统主要由内燃发动机、太阳能电池组、太阳能电动机和动力组合器组成,他们在各自的电控单元管理下协同工作。

因为整车控制系统的结构比较复杂,这里主要介绍变结构模糊控制系统的设计。

2.1控制策略的选择

由于太阳能电池的输出、蓄电池的自放电及负载(电机)特性均为不定量,难以建立精确的数学模型。模糊控制策略是基于规则的即时控制策略,它不依赖于系统精确的数学模型,大大增加了控制的自由度,有很强的鲁棒性,在复杂系统的控制中十分有效。故控制策略选用模糊控制策略。

2.2变结构模糊控制系统的控制思想及构成

一般车辆在各种工况下的模糊控制策略只利用系统的偏差和偏差变化率,而且在整个控制过程中,各变量的论域等级是固定的,控制规律也固定,因此它不但无法使整个控制系统的稳态偏差降到最小限度,而且系统动态品质较差。若要提高控制精度,就要求控制系统能根据不同条件选择相应的控制策略,即设计出变结构的模糊控制系统,使其能最大程度地抑制系统的震荡,提高系统调节精度及鲁棒特性。

基于上述思想,提出一种基于太阳能混合动力电动汽车运行状态的变结构模糊控制系统。它先根据车辆运行过程中的不同测量值,确定车辆当前所处的运行状态,选取控制策略,然后在不同的运行状态下根据系统的状态参数确定控制规则,以此来适应车辆行驶过程和环境的要求。这种变结构的模糊控制系统,实质上是一种分层多规则集的模糊控制系统。

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