《基於Hamilton方法的電動汽車驅動系統能量動態最佳化和控制》是依託山東大學，由張承慧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於Hamilton方法的電動汽車驅動系統能量動態最佳化和控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張承慧
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電動汽車已無可爭議地成為汽車工業發展的重要方向，但因其是有限能量供電的載人工具，故對能量指標和控制性能要求極為苛刻，續駛里程不足依然是其商業化的瓶頸，尋求高效率高性能驅動系統則是解決問題的關鍵之一。電動汽車驅動系統是一類異常複雜的被控對象，迫切需要用新理論和方法予以突破。本項目擬首先研究哈密頓系統能量最優控制問題，給出若干理論結果；然後將驅動系統描述成一類連線埠受控耗散哈密頓系統，結合基於支持向量機的路況識別和預測算法，並運用哈密頓理論，揭示感應電機磁通給定和調節方式與動態效率間的內在關係，研究驅動系統能量動態最佳化和魯棒控制策略，以提升電動汽車的動力性、經濟性、舒適性和安全性；並設計基於DSP的驅動系統驗證新算法。本項目屬非線性科學和運動控制技術交叉前沿方向，不僅對哈密頓系統理論的研究和套用有促進作用，而且對我國發展具有自主智慧財產權的先進電動汽車技術和儘早實現其產業化和高性能化具有重要意義。
結題摘要
電動汽車驅動系統是一類複雜難控的強非線性系統，亟需新理論和方法予以突破。而Hamilton系統作為非線性科學的重要研究領域，具有結構清晰、物理意義明確，Hamilton函式（系統總能量）是其準Lyapunov函式等突出特點，不僅為電動汽車驅動系統提供了一個恰如其分的數學描述，同時也為其能量最佳化與高性能控制提供了一種嶄新的理論工具。課題組在基金的資助下，首先採用先選取能量函式再分解矩陣的方法，建立了考慮鐵損的電動汽車用感應電機在dq坐標系下的Hamilton模型，並利用系統互聯和阻尼配置的方法對其進行了鎮定控制及穩定性分析；然後，針對Hamilton系統的特殊結構，採用能量整形原理將系統的期望能量函式整形到滿足該 H-J-B方程的值函式，並通過一系列的矩陣變換，以避免求解偏微分方程，從而得到二次最優控制的解，成功解決了耗散Hamilton系統的最優控制問題。進而將其運用於電動汽車驅動系統，研究了穩態與動態兩種Hamilton系統能量最佳化控制方法，可分別用於車輛穩態行駛及行駛工況變換過程中的驅動系統效率提升，結合基於支持向量機的路況識別和預測算法深度挖掘其節能潛力，以延長車輛續駛里程；最後，在綜合考慮電動汽車驅動系統各類內外部擾動的基礎上，利用Hamilton系統魯棒控制理論設計了電動汽車用感應電機的H無窮魯棒控制器，提升了電動汽車的舒適性和安全性。仿真和試驗結果表明，本項目所提出的相關控制算法可使得電動汽車驅動電機能量損耗明顯降低，同時與傳統的基於的矢量控制的策略相比，具有收斂速度快、轉速波動小、魯棒性好等優點，為電動汽車電驅動系統的高效高性能運行提供了新的途徑。課題組在基金的資助下，堅持“理論研究為先導，工程套用為根本，理論實際相結合”的研究宗旨，按照計畫書中既定的內容開展研究，順利完成了各項任務，不僅對Hamilton控制系統理論的研究和套用有促進作用，而且對我國發展具有自主智慧財產權的先進電動汽車技術和儘早實現其產業化和高性能化具有重要意義。相關研究成果共發表或錄用論文14篇，已投稿論文3篇，其中，EI收錄11篇。獲山東省自然科學二等獎1項（首位）。項目培養博士後2名、博士研究生6人（畢業3人，在讀3人）、碩士研究生10人（畢業6人，在讀4人）。
