混合动力矿用卡车节能协同优化及最优实时控制综合研究

作     者：李洪亮 张国靖 樊平 Li Hongliang;Zhang Guojing;Fan Ping

作者机构：内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 

出 版 物：《机械传动》 (Journal of Mechanical Transmission)

年 卷 期：2024年第48卷第7期

页      面：30-39页

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：内蒙古自治区高等学校科学研究重点项目(NJZZ22444) 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(2023QNJS102) 内蒙古自然科学基金面上项目(2024LHMS05007) 

主　　题：混合动力矿用卡车 传动系参数 能量管理策略 燃油经济性 协同优化 

摘      要：混合动力汽车的燃油经济性很大程度上取决于系统的传动系参数和能量管理策略。然而,针对传动系参数和能量管理策略对燃油经济性优化存在交互影响的问题,以及能量管理策略实时性和全局最优性难以兼顾的问题,尚缺乏一套行之有效的实现方法。为此,以混合动力矿用卡车为研究对象,建立整车数学模型,以减少燃油消耗为目标,建立了综合考虑传动系参数与能量管理策略交互作用的协同优化模型;联合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法和动态规划(Dynamic Programming,DP)算法构建双层交互式优化算法进行求解,以消除传动系参数和能量管理策略之间的交互效应,实现在对传动系参数最优化的同时完成最优能量分配。在此基础上,针对DP算法难以实现在线控制的问题,对最优传动系参数对应的DP能量管理最优解进行整合,设计了一种有效提取DP最优控制规则的方法,建立了基于最优控制规则的能量管理策略,以此来实现混合动力矿用卡车的在线控制。依据建立的传动系参数和能量管理策略协同优化及最优能量管理实时控制策略的一体化实现方法,将获得的最优传动系参数和对应的最优能量管理实时控制策略一同在Stateflow-AMESim联合仿真平台上进行仿真验证。结果表明,该方法所得到的燃油消耗结果优于单独的DP优化结果,并且与PSO-DP优化得到的结果接近程度较高,表明了该优化方法是有效、可行的。