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分布式驱动电动汽车队列模型框架与节能控制研究
作者:胡梦然 加工时间:2019-08-21 信息来源:东南大学
关键词:一维Multi-agent系统;;车辆队列;;能量管理;;行驶策略;;动态规划
摘 要:本文以一维的车辆队列为研究对象,建立了一种服务于队列的分析和控制的通用型车辆队列的模型框架;提出了一种自适应的分布式电动汽车平面运动能量优化控制策略;提出了一种自适应的电动汽车能量管理与行驶策略;搭建具有通用性以及算法可移植性的控制平台,为实现实车的多车协同控制打下基础。本文主要工作内容包括以下几个方面:(1)将车辆队列视为一种特殊的一维的Multi-agent系统。基于基本元素的队列构架将队列分解车辆动力学模型、车间通信结构、车辆间距三个基本元素。利用反馈线性化的方法将具有强非线性特征的车辆节点模型转化为线形模型进行分析;使用图论有效地将队列中车辆间信息交互的拓扑结构用矩阵的形式表达出来。通过这样解耦的方式,建立了车辆队列的通用模型。(2)基于分布式直驱电动汽车动力学模型,提出了一种分层的控制框架,上层控制器主要负责车辆常规的轨迹跟踪控制,并根据控制分配理论,定义了上层滑模控制所输出的虚拟控制变量与下层实际控制输入之间的线性映射关系;下层则采用自适应能量优化控制策略,基于电机工作效率,在满足车辆动力学要求的前提下重新分配了四个电机的力矩,达到能量优化的效果。(3)基于分布式直驱电动汽车纵向动力学模型,提出了一种自适应的电动汽车能量管理与行驶策略,该策略控制车辆在可能的有坡度的路面沿着既定的路线行驶,同时保证队列中车辆之间保持安全的距离。该能量管理与行驶策略根据实验测得的轮毂电机驱动和制动效率、实际道路的路线图以及队列的具体构型,将基于时域的电动汽车能量优化问题重构为基于离散距离的电动汽车能量优化问题,通过求解动态规划的方法得到使得能量最优的电动汽车行驶速度曲线和力矩的分配,降低电动汽车通过整个行驶路程的能耗。(4)在分析了实际智能车特点和功能的基础上,设计了基于模型车的智能车辆仿真实验平台。根据平台使用模型车的构造,设计了与实际智能车相似的机械、控制和通信系统结构,搭建具有通用性和算法可移植性的控制平台,能够将在模型车上验证可行的实验移植到实际智能车上。
内 容:原文可通过湖北省科技信息共享服务平台(http://www.hbstl.org.cn)获取
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