《節能型車輛佇列的動力學建模及其周期控制》是依託清華大學，由李升波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：節能型車輛佇列的動力學建模及其周期控制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李升波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
車輛的佇列化行駛具有顯著的節能潛力。目前採用的高速近距跟車方案，依賴雁陣效應降低後車風阻，雖具有一定的節油能力，但是存在控制要求苛刻、安全度低、適用車型有限等缺陷。與這一方案不同，本課題擬從發動機、車輛和佇列的分層動力學關係出發，提出一種全新的佇列周期型節能理論及控制器綜合方法。課題圍繞多智慧型體建模和分散式控制器設計兩個關鍵問題開展研究，以期探明發動機S型油耗特性對多車運動周期性的影響，通信拓撲結構與解耦可行性之間的關聯性，燃油經濟性與行車安全性、佇列穩定性的制約關係；在此基礎上，建立非勻質節點動力學的混合不確定模型，發展佇列閉環系統的統一分析構架，提出周期切換型控制器的設計準則及其有界穩定性理論；最終形成一類適用於內燃機型車輛，符合中長車距和中速工況需求，且節能效果不低於10%的新型佇列節能技術。研究結果將為佇列節能技術的全新變革奠定基礎。
結題摘要
車輛的佇列化行駛具有顯著的節能潛力。圍繞這一主題，項目探索並建立了車輛佇列系統的四元素統一分析架構、非勻質節點動力學的混合模型，以及周期型分散式佇列控制方法及其有界穩定性理論，為汽車佇列系統的設計提供了新的理論支撐與技術手段。1、針對現有佇列研究缺乏統一分析框架的問題，提出了網聯多車佇列的四元素建模方法，可定量刻畫信息流拓撲結構、車輛動力學、控制器參數對佇列性能的影響，該建模方案被歐洲地平線Horizon2020項目所採用。2、針對佇列節點動力學的非線性和異質性特點，提出了適用於單向信息流拓撲結構的非線性車輛佇列的分散式預測控制方法，所開發的智慧型汽車運動控制技術通過北京智行者實現產業化，被央視、人民日報等媒體專門報導，產品用於2019年春晚、世界網際網路大會、雄安新區、北京植物園、澳門漁人碼頭等。3、針對異質車輛佇列的節油控制問題，基於相平面分區法提出了節能型異質佇列的分散式周期型控制策略及其有界穩定性判據，該節油控制策略與線性二次型控制法相比，燃油經濟性提升可達18%。受本基金項目支持，共發表學術論文30篇（SCI檢索論文22篇，第一或通訊作者25篇），IEEE高關注度論文2篇，ESI高引論文2篇，學術會議及研究機構的最佳論文獎2篇，授權發明專利5項（含國際PCT專利2項），參編英文專著3項（Springer 2部，IET 1部），中文譯著1部（機械工業出版社）。所獲得的科技獎勵包括：2018年國家科技進步獎（二等獎），2016年中國汽車工業科學技術獎（一等獎），2017年中國汽車工業科技進步獎（一等獎）。申請者所獲得的人才獎勵包括：2018年北京市自然科學基金委傑出青年基金項目，2016年教育部青年長江學者，2016年國家自然科學基金委優秀青年項目，2019年交通運輸行業中青年科技創新領軍人才，2018年中國汽車工業優秀青年科技人才獎，2017年清華大學青年教師學術新人獎。
