一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法.pdf

本发明涉及一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法，其计算步骤如下：根据踏板开度α、车速v、用电设备功率Pc、离合器状态p、动力电池组的荷电状态S等已知信息，利用能量管理策略得到用电需求功率PN和驾驶员的需求功率Pα，利用约束检测算法得到速比ρ的第一级可行域Ω1(ρ)；在可行域Ω1(ρ)内进行搜索；判断可行域Ω2(ρ)是否有可行解；判断可行域Ω3(ρ)是否有可行解；在第三级可行域Ω3(ρ)内对燃油经济性f3(ρ)进行优化；将最优速比ρopt输出到部件控制层。本发明方法针对多目标的分级优化算法，优先满足了供电能力，然后满足驱动能力，最后才对燃油经济性进行优化，保证了不同性能的优先级，适合解决机电复合传动系统的多目标优化问题。

1.  一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法，其特征在于：其计算步骤如下：
步骤1)、根据踏板开度α、车速v、用电设备功率P_c、离合器状态p、动力电池组的荷电状态S等已知信息，利用能量管理策略得到用电需求功率P_N和驾驶员的需求功率P_α，并且利用约束检测算法得到速比ρ的第一级可行域Ω₁(ρ)；
步骤2)、在可行域Ω₁(ρ)内进行搜索，计算第i个搜索项ρ_i对应的供电能力和并且判断能否满足用电功率需求；如果则说明速比ρ_i对应的供电能力足以满足需求，将其添加到第二级可行域Ω₂(ρ)；否则，说明速比ρ_i对应的供电能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤3)、判断可行域Ω₂(ρ)是否有可行解，如果Ω₂(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的供电能力都不能满足用电需求，此时在第一级可行域Ω₁(ρ)内对供电能力f₁(ρ)进行优化，得到供电能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₂(ρ)非空集，则转到步骤4)；
步骤4)、在可行域Ω₂(ρ)内进行搜索，计算第j个搜索项ρ_j对应的驱动能力并且判断能否满足驾驶员的需求功率；如果则说明速比ρ_j对应的驱动能力足以满足需求，将其添加到第三级可行域Ω₃(ρ)；否则，说明速比ρ_j对应的驱动能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤5)、判断可行域Ω₃(ρ)是否有可行解，如果Ω₃(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的驱动能力都不能满足驾驶员的需求功率，此时在第二级可行域Ω₂(ρ)内对驱动能力f₂(ρ)进行优化，得到驱动能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₃(ρ)非空集，则转到步骤6)；
步骤6)在第三级可行域Ω₃(ρ)内对燃油经济性f₃(ρ)进行优化，得到燃油经济性最好的速比ρ^opt，并且转到步骤7)；
步骤7)将最优速比ρ^opt输出到部件控制层。

一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法
技术领域
本发明涉及一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法，属于优化控制技术领域。
背景技术
机电复合传动系统中功率流的分配是一个多目标优化问题，它直接决定了系统的供电性能、车辆的驾驶性能和燃油经济性等多项性能。功率流优化和最优控制在本质上都属于优化问题，只是两者所处的层次和优化的变量有所不同。前者在稳态层次内主要解决速比的优化问题，它能够为后者提供发动机的目标转速等最优状态信息；后者在动态层次内主要解决转矩的优化问题，它能够实现稳态层次内的最优状态，并且为瞬态层次内的部件控制提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法，
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种机电复合传动功率分配分级优化控制方法，其计算步骤如下：
步骤1)根据踏板开度α、车速v、用电设备功率P_c、离合器状态p、动力电池组的荷电状态S等已知信息，利用能量管理策略得到用电需求功率P_N和驾驶员的需求功率P_α，并且利用约束检测算法得到速比ρ的第一级可行域Ω₁(ρ)；
步骤2)在可行域Ω₁(ρ)内进行搜索，计算第i个搜索项ρ_i对应的供电能力和并且判断能否满足用电功率需求。如果则说明速比ρ_i对应的供电能力足以满足需求，将其添加到第二级可行域Ω₂(ρ)；否则，说明速比ρ_i对应的供电能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤3)判断可行域Ω₂(ρ)是否有可行解。如果Ω₂(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的供电能力都不能满足用电需求，此时在第一级可行域Ω₁(ρ)内对供电能力f₁(ρ)进行优化，得到供电能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₂(ρ)非空集，则转到步骤4)；
步骤4)在可行域Ω₂(ρ)内进行搜索，计算第j个搜索项ρ_j对应的驱动能力 并且判断能否满足驾驶员的需求功率。如果则说明速比ρ_j对应的驱动能力足以满足需求，将其添加到第三级可行域Ω₃(ρ)；否则，说明速比ρ_j对应的驱动能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤5)判断可行域Ω₃(ρ)是否有可行解。如果Ω₃(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的驱动能力都不能满足驾驶员的需求功率，此时在第二级可行域Ω₂(ρ)内对驱动能力f₂(ρ)进行优化，得到驱动能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₃(ρ)非空集，则转到步骤6)；
步骤6)在第三级可行域Ω₃(ρ)内对燃油经济性f₃(ρ)进行优化，得到燃油经济性最好的速比ρ^opt，并且转到步骤7)；
步骤7)将最优速比ρ^opt输出到部件控制层。
该发明的有益效果在于：上述控制方法中，针对多目标的分级优化算法，优先满足了供电能力，然后满足驱动能力，最后才对燃油经济性进行优化。通常情况下，用电需求和驱动需求都不高，供电能力和驱动能力都有余量，因此可以对燃油经济性进行优化。但是，当车辆在困难路面上行驶时，受制于各部件间的耦合约束，系统的驱动能力可能无法满足需求，此时可以牺牲部分燃油经济性来提高驱动能力。此外，如果动力电池组的SOC较低，同时又开启了大量的用电设备，系统的供电能力可能无法满足用电需求，此时可以牺牲部分驱动能力和燃油经济性来提高供电能力，并对用电设备进行管理，优先保证关键设备(例如转向电机)的用电需求。可见，多目标分级优化在算法结构上保证了不同性能的优先级，非常适合解决机电复合传动系统(有明确优先级要求)的多目标优化问题。
附图说明
图1是本发明实施例中所使用方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
图1为本实施例中的机电复合传动功率分配分级优化控制方法的流程图，其计算步骤如下：
步骤1)根据踏板开度α、车速v、用电设备功率P_c、离合器状态p、动力电池组的荷电状态S等已知信息，利用能量管理策略得到用电需求功率P_N和驾驶员的需求功率P_α，并且利用约束检测算法得到速比ρ的第一级可行域Ω₁(ρ)；
步骤2)在可行域Ω₁(ρ)内进行搜索，计算第i个搜索项ρ_i对应的供电能力和并且判断能否满足用电功率需求。如果则说明速比ρ_i对应的供电能力足以满足需求，将其添加到第二级可行域Ω₂(ρ)；否则，说明速比ρ_i对应的供电能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤3)判断可行域Ω₂(ρ)是否有可行解。如果Ω₂(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的供电能力都不能满足用电需求，此时在第一级可行域Ω₁(ρ)内对供电能力f₁(ρ)进行优化，得到供电能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₂(ρ)非空集，则转到步骤4)；
步骤4)在可行域Ω₂(ρ)内进行搜索，计算第j个搜索项ρ_j对应的驱动能力并且判断能否满足驾驶员的需求功率。如果则说明速比ρ_j对应的驱动能力足以满足需求，将其添加到第三级可行域Ω₃(ρ)；否则，说明速比ρ_j对应的驱动能力不能满足需求，则淘汰该速比点；
步骤5)判断可行域Ω₃(ρ)是否有可行解。如果Ω₃(ρ)为空集合，说明所有速比ρ对应的驱动能力都不能满足驾驶员的需求功率，此时在第二级可行域Ω₂(ρ)内对驱动能力f₂(ρ)进行优化，得到驱动能力最好的速比ρ^opt，并且直接转到步骤7)；如果Ω₃(ρ)非空集，则转到步骤6)；
步骤6)在第三级可行域Ω₃(ρ)内对燃油经济性f₃(ρ)进行优化，得到燃油经济性最好的速比ρ^opt，并且转到步骤7)；
步骤7)将最优速比ρ^opt输出到部件控制层。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。