車輛驅動系統建模與最佳化是由機械工業出版社於2015年2月出版。
重點介紹面向控制的車輛動力驅動係數建模及最佳化、基於模型的控制設計。
基本介紹
- 書名：車輛驅動系統建模與最佳化
- 作者：（瑞士）Lino Guzzella
- 譯者：鄒淵
- ISBN：978-7-111-49160-6
- 頁數：301
- 定價：80.00
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2015年2月
- 裝幀：平裝
- 開本：16
- 叢書名：國際電氣工程先進技術譯叢
內容簡介,章節目錄,
內容簡介
本書介紹了車輛驅動系統的數學建模、後續的系統最佳化及其控制算法。車輛運行消耗著世界上數量可觀的一次能源，其中多數為石化液態碳氫化合物。降低車輛的燃油消耗已經成為節約能源的重中之重。車輛的石化燃料消耗及其對環境的影響引發的世界關注日益增長，激勵著工業界和學術界許多團隊研發新的車輛驅動系統並探索其系統最佳化的新方法。作為原書第3版，本書包括了許多新的進展和內容。同時在每章結尾附有習題並在網站上提供答案。
本書可作為車輛工程專業高年級本科生、研究生課程的教材,也可作為機械設計、電氣工程和計算機科學等專業學生以及汽車工業設計師和工程師的參考書。
章節目錄
原書第3版序言
原書第2版序言
原書第1版序言
第1章引言1
1.1動機1
1.2目的2
1.3上游過程3
1.4車載能量載體的能量密度7
1.5獲得更好燃料經濟性的途徑9
第2章車輛能量和燃油消耗基本概念10
2.1車輛能量損失和性能分析10
2.1.1能量損失10
2.1.2車輛性能和駕駛性13
2.1.3車輛運行模式15
2.2循環工況中的機械能需求16
2.2.1測試循環工況16
2.2.2機械能需求18
2.2.3能量消耗的一些討論21
2.3燃油消耗的預測方法和工具25
2.3.1平均運行點法25
2.3.2準靜態法28
2.3.3動態法30
2.3.4最佳化問題31
2.3.5軟體工具32
2.4習題34
第3章基於內燃機的動力驅動系統36
3.1內燃機模型36
3.1.1緒論36
3.1.2歸一化的發動機變數37
3.1.3發動機效率的表示37
3.2變速器模型39
3.2.1緒論39
3.2.2傳動比的選擇39
3.2.3變速器效率41
3.2.4摩擦離合器和變矩器的損耗42
3.3基於內燃機的動力驅動系統的燃油消耗44
3.3.1緒論44
3.3.2平均工作點法44
3.3.3準靜態法46
3.3.4提高基於內燃機的動力總成單元燃油經濟性的措施48
3.4習題50
第4章電動和混合電動推進系統51
4.1電動推進系統51
4.1.1已有的概念51
4.1.2電動汽車建模52
4.2混合電動推進系統52
4.2.1介紹52
4.2.2系統配置53
4.2.3功率流55
4.2.4功能分類57
4.2.5現有車輛情況60
4.2.6混合動力車輛建模61
4.3電動機62
4.3.1介紹62
4.3.2電動機的準靜態模型65
4.3.3電機動態模型69
4.4增程器78
4.5電池79
4.5.1介紹79
4.5.2電池的準靜態模型83
4.5.3電池的動態建模91
4.6超級電容97
4.6.1介紹97
4.6.2超級電容的準靜態模型98
4.6.3超級電容的動態建模101
4.7電功率鏈102
4.7.1介紹102
4.7.2電功率鏈準靜態建模102
4.7.3電功率鏈動態建模103
4.8轉矩耦合器104
4.8.1介紹104
4.8.2轉矩耦合器的準靜態建模105
4.8.3轉矩耦合器的動態建模105
4.9功率分配裝置106
4.9.1介紹106
4.9.2功率分配裝置的準靜態建模106
4.9.3功率分配裝置的動態建模110
4.10習題113
第5章非電混合驅動系統121
5.1短期存儲系統121
5.2飛輪123
5.2.1簡介123
5.2.2飛輪儲能器的準靜態建模126
5.2.3飛輪儲能器的動態建模128
5.3無級變速器129
5.3.1簡介129
5.3.2無級變速器的準靜態建模130
5.3.3無級變速器的動態建模132
5.4液壓儲能器133
5.4.1簡介133
5.4.2液壓儲能器的準靜態建模134
5.4.3液壓儲能器的動態建模138
5.5液壓泵/馬達139
5.5.1簡介139
5.5.2液壓泵/馬達的準靜態建模140
5.5.3液壓泵/馬達的動態建模141
5.6氣動混合發動機系統142
5.6.1簡介142
5.6.2運行模式143
5.7問題147
第6章燃料電池推進系統148
6.1燃料電池電動車輛和燃料電池混合動力車輛148
6.1.1簡介148
6.1.2概念車發展現狀149
6.2燃料電池150
6.2.1簡介150
6.2.2燃料電池的準靜態建模158
6.2.3燃料電池的動態建模169
6.3重整器171
6.3.1介紹171
6.3.2燃料重整器的準靜態建模173
6.3.3燃料重整器的動態建模176
6.4習題176
第7章監督控制算法178
7.1動力總成單元控制178
7.2啟發式能量管理策略180
7.3最優能量管理策略183
7.3.1最優控制問題的形成183
7.3.2非因果控制方法(離線最佳化)185
7.3.3因果控制方法(線上次優控制器)190
7.4習題197
附錄204
附錄A實例研究204
A.1實例學習1：傳動比最佳化204
A.1.1介紹204
A.1.2軟體結構204
A.1.3結果205
A.2實例學習2：雙離合器系統——換檔策略207
A.2.1介紹207
A.2.2模型描述和問題的公式化207
A.2.3結論209
A.3實例學習3：內燃機和飛輪動力系統209
A.3.1介紹209
A.3.2建模和試驗驗證210
A.3.3數值最佳化211
A.3.4結論212
A.4實例學習4：並聯式混合動力車輛最佳化控制213
A.4.1簡介214
A.4.2建模和試驗驗證214
A.4.3控制策略215
A.4.4結果217
A.5實例研究5：最優車輛跟隨策略222
A.5.1建模和問題描述222
A.5.2指定最終距離的最優控制223
A.5.3不指定最終距離的最優控制226
A.6實例研究6：用於競賽的燃料電池電動汽車的燃料最優軌跡229
A.6.1建模230
A.6.2最優控制233
A.6.3結果235
A.7案例研究7：串聯混合動力公車最優控制236
A.7.1建模和驗證237
A.7.2最優控制240
A.7.3結果242
A.8實例研究8：氣動混合發動機244
A.8.1面向控制的模型245
A.8.2最優控制策略249
A.8.3仿真結果251
A.8.4試驗驗證253
附錄B最優控制理論256
B.1參數最佳化問題256
B.1.1無約束問題256
B.1.2數值解法257
B.1.3等式約束極值問題259
B.1.4不等式約束極值問題261
B.2最優控制262
B.2.1引言262
B.2.2基本問題的最優控制263
B.2.3哈密爾頓一次積分267
B.2.4最終狀態確定的最優控制267
B.2.5不定最終時間最優控制268
B.2.6輸入帶邊界的最優控制268
附錄C動態規劃271
C.1引言271
C.2原理272
C.2.1問題定義272
C.2.2最優性原理272
C.2.3確定性動態規劃273
C.2.4隨機動態規劃273
C.2.5複雜程度274
C.3算法實現的問題274
C.3.1格線選擇274
C.3.2最近鄰點或插值275
C.3.3標量或集的執行276
C.3.4實例：中度並聯混合動力汽車的轉矩分配277
參考文獻281
原書第2版序言
原書第1版序言
第1章引言1
1.1動機1
1.2目的2
1.3上游過程3
1.4車載能量載體的能量密度7
1.5獲得更好燃料經濟性的途徑9
第2章車輛能量和燃油消耗基本概念10
2.1車輛能量損失和性能分析10
2.1.1能量損失10
2.1.2車輛性能和駕駛性13
2.1.3車輛運行模式15
2.2循環工況中的機械能需求16
2.2.1測試循環工況16
2.2.2機械能需求18
2.2.3能量消耗的一些討論21
2.3燃油消耗的預測方法和工具25
2.3.1平均運行點法25
2.3.2準靜態法28
2.3.3動態法30
2.3.4最佳化問題31
2.3.5軟體工具32
2.4習題34
第3章基於內燃機的動力驅動系統36
3.1內燃機模型36
3.1.1緒論36
3.1.2歸一化的發動機變數37
3.1.3發動機效率的表示37
3.2變速器模型39
3.2.1緒論39
3.2.2傳動比的選擇39
3.2.3變速器效率41
3.2.4摩擦離合器和變矩器的損耗42
3.3基於內燃機的動力驅動系統的燃油消耗44
3.3.1緒論44
3.3.2平均工作點法44
3.3.3準靜態法46
3.3.4提高基於內燃機的動力總成單元燃油經濟性的措施48
3.4習題50
第4章電動和混合電動推進系統51
4.1電動推進系統51
4.1.1已有的概念51
4.1.2電動汽車建模52
4.2混合電動推進系統52
4.2.1介紹52
4.2.2系統配置53
4.2.3功率流55
4.2.4功能分類57
4.2.5現有車輛情況60
4.2.6混合動力車輛建模61
4.3電動機62
4.3.1介紹62
4.3.2電動機的準靜態模型65
4.3.3電機動態模型69
4.4增程器78
4.5電池79
4.5.1介紹79
4.5.2電池的準靜態模型83
4.5.3電池的動態建模91
4.6超級電容97
4.6.1介紹97
4.6.2超級電容的準靜態模型98
4.6.3超級電容的動態建模101
4.7電功率鏈102
4.7.1介紹102
4.7.2電功率鏈準靜態建模102
4.7.3電功率鏈動態建模103
4.8轉矩耦合器104
4.8.1介紹104
4.8.2轉矩耦合器的準靜態建模105
4.8.3轉矩耦合器的動態建模105
4.9功率分配裝置106
4.9.1介紹106
4.9.2功率分配裝置的準靜態建模106
4.9.3功率分配裝置的動態建模110
4.10習題113
第5章非電混合驅動系統121
5.1短期存儲系統121
5.2飛輪123
5.2.1簡介123
5.2.2飛輪儲能器的準靜態建模126
5.2.3飛輪儲能器的動態建模128
5.3無級變速器129
5.3.1簡介129
5.3.2無級變速器的準靜態建模130
5.3.3無級變速器的動態建模132
5.4液壓儲能器133
5.4.1簡介133
5.4.2液壓儲能器的準靜態建模134
5.4.3液壓儲能器的動態建模138
5.5液壓泵/馬達139
5.5.1簡介139
5.5.2液壓泵/馬達的準靜態建模140
5.5.3液壓泵/馬達的動態建模141
5.6氣動混合發動機系統142
5.6.1簡介142
5.6.2運行模式143
5.7問題147
第6章燃料電池推進系統148
6.1燃料電池電動車輛和燃料電池混合動力車輛148
6.1.1簡介148
6.1.2概念車發展現狀149
6.2燃料電池150
6.2.1簡介150
6.2.2燃料電池的準靜態建模158
6.2.3燃料電池的動態建模169
6.3重整器171
6.3.1介紹171
6.3.2燃料重整器的準靜態建模173
6.3.3燃料重整器的動態建模176
6.4習題176
第7章監督控制算法178
7.1動力總成單元控制178
7.2啟發式能量管理策略180
7.3最優能量管理策略183
7.3.1最優控制問題的形成183
7.3.2非因果控制方法(離線最佳化)185
7.3.3因果控制方法(線上次優控制器)190
7.4習題197
附錄204
附錄A實例研究204
A.1實例學習1：傳動比最佳化204
A.1.1介紹204
A.1.2軟體結構204
A.1.3結果205
A.2實例學習2：雙離合器系統——換檔策略207
A.2.1介紹207
A.2.2模型描述和問題的公式化207
A.2.3結論209
A.3實例學習3：內燃機和飛輪動力系統209
A.3.1介紹209
A.3.2建模和試驗驗證210
A.3.3數值最佳化211
A.3.4結論212
A.4實例學習4：並聯式混合動力車輛最佳化控制213
A.4.1簡介214
A.4.2建模和試驗驗證214
A.4.3控制策略215
A.4.4結果217
A.5實例研究5：最優車輛跟隨策略222
A.5.1建模和問題描述222
A.5.2指定最終距離的最優控制223
A.5.3不指定最終距離的最優控制226
A.6實例研究6：用於競賽的燃料電池電動汽車的燃料最優軌跡229
A.6.1建模230
A.6.2最優控制233
A.6.3結果235
A.7案例研究7：串聯混合動力公車最優控制236
A.7.1建模和驗證237
A.7.2最優控制240
A.7.3結果242
A.8實例研究8：氣動混合發動機244
A.8.1面向控制的模型245
A.8.2最優控制策略249
A.8.3仿真結果251
A.8.4試驗驗證253
附錄B最優控制理論256
B.1參數最佳化問題256
B.1.1無約束問題256
B.1.2數值解法257
B.1.3等式約束極值問題259
B.1.4不等式約束極值問題261
B.2最優控制262
B.2.1引言262
B.2.2基本問題的最優控制263
B.2.3哈密爾頓一次積分267
B.2.4最終狀態確定的最優控制267
B.2.5不定最終時間最優控制268
B.2.6輸入帶邊界的最優控制268
附錄C動態規劃271
C.1引言271
C.2原理272
C.2.1問題定義272
C.2.2最優性原理272
C.2.3確定性動態規劃273
C.2.4隨機動態規劃273
C.2.5複雜程度274
C.3算法實現的問題274
C.3.1格線選擇274
C.3.2最近鄰點或插值275
C.3.3標量或集的執行276
C.3.4實例：中度並聯混合動力汽車的轉矩分配277
參考文獻281
