融合交通信息的插混汽車能量管理論文.docx 免費(fèi)下載
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
融合交通信息與自適應(yīng)控制的插電式混合動力汽車能量管理策略研究主要方案作為現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要方向之一,插電式混合動力汽車(PHEV)能夠兼顧純電動汽車及傳統(tǒng)燃油車的優(yōu)點,具有燃油經(jīng)濟(jì)性高、尾氣排放低及續(xù)航里程長等特點。PHEV能量管理將直接影響汽車動力、燃油經(jīng)濟(jì)以及排放等性能。另外,隨著全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)及智能交通系統(tǒng)等技術(shù)的快速發(fā)展,在設(shè)計PHEV能量管理步驟時充分考慮道路交通信息,可進(jìn)一步提升其燃油經(jīng)濟(jì)性。為優(yōu)化PHEV的節(jié)能效果,更好解決能量管理步驟的環(huán)境適應(yīng)性問題,
本文以一款裝備機(jī)械式自動變速器的并聯(lián)式PHEV為系統(tǒng)研究對象,實施融合交通信息與自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能量管理策略研究,主要研究與創(chuàng)新如下:(1)對比各類PHEV動力傳動系統(tǒng)的構(gòu)型及優(yōu)缺點,深入分析確定了論文所采用的混合動力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理;按照PHEV的動力性要求計算其理論需求功率;借助對國內(nèi)某城市出租車數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析,獲取實際工況下動力需求功率分布;結(jié)合實際工況需求功率分布對PHEV動力傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行參數(shù)匹配;在此基礎(chǔ)上,建立了PHEV動力系統(tǒng)模型,根據(jù)所建模型對PHEV的動力性實施仿真實驗,驗證所匹配參數(shù)的合理性。(2)應(yīng)用模擬退火優(yōu)化K均值聚類步驟,將實驗車采集的路況資料和標(biāo)準(zhǔn)行駛路況數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析,最終劃分為四種工況類型。綜合電池荷電狀態(tài)以及實際行駛距離定義等效行駛距離系數(shù)用以描述PHEV的行駛距離特性,采用等效行駛距離及工況類型作為行駛工況的基本特征;根據(jù)所研究PHEV的各部件特征,采用動態(tài)規(guī)劃算法實施全局最優(yōu)能量管理求解,同時動態(tài)優(yōu)化四種行駛工況類型下的基本控制策略;分析行駛工況類型和等效行駛距離對PHEV最優(yōu)能量管理策略的影響,獲取不同行駛工況下發(fā)動機(jī)啟動功率、換擋及轉(zhuǎn)矩分配的變化規(guī)律。(3)研究全局交通流平均車速信息的獲取與處理方法,建立了路網(wǎng)模型模擬實際交通流的變化,計算路網(wǎng)模型的交通流平均車速信息,建立實時工況模型;針對資料采集過程中難以避免的缺失問題,基于K最近鄰算法進(jìn)行交通流平均車速缺失信息補(bǔ)齊;在此基礎(chǔ)上,采用小波變換和平滑濾波算法生成汽車行駛工況預(yù)期全局交通信息,仿真結(jié)果表明:所提出的資料補(bǔ)齊方法能夠有效補(bǔ)充缺失的交通信息,且可有效生成用于能量管理策略的預(yù)期全局交通信息,為后續(xù)PHEV自適應(yīng)等效燃油消耗最小能量管理策略研究奠定了基礎(chǔ)。(4)根據(jù)混合動力系統(tǒng)的能量平衡原理,提出了一種自適應(yīng)等效燃油消耗最小能量管理策略;根據(jù)全局交通信息預(yù)先確定一對邊界等效因子,基于動力系統(tǒng)實時能量變化獲得實時概率因子,通過概率因子與邊界等效因子實時計算等效因子,實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)自適應(yīng)能量控制;針對三種標(biāo)準(zhǔn)工況以及不同的電池老化特性的情況,通過仿真驗證所研究能量管理策略的可行性,結(jié)果表明所提出的策略與傳統(tǒng)的ECMS相比具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性,同時在不同電池老化情況下可進(jìn)一步提升燃油經(jīng)濟(jì)性5%-11%。(5)為驗證所研究的PHEV自適應(yīng)能量管理策略,以虛擬交通環(huán)境作為PHEV能量管理實驗平臺,提出了實驗平臺的搭建思路;實施實時仿真系統(tǒng)、整車控制單元、駕駛操作單元、虛擬場景系統(tǒng)和動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)集成;交通仿真環(huán)境由虛擬場景仿真軟件PreScan和交通流仿真軟件VISSIM共同搭建,整車調(diào)節(jié)器選用D2P對實驗平臺進(jìn)行控制;利用NI-PXI作為實時仿真系統(tǒng)模擬動力傳動系統(tǒng)各部件的狀態(tài)變化,采用NI-Veristand軟件對實驗平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控;基于所搭建的仿真實驗平臺,制定了詳細(xì)的實驗方案并開展硬件在環(huán)仿真實驗研究,驗證了
本文所提出的融合交通信息與自適應(yīng)調(diào)節(jié)的PHEV能源管理策略的顯著性。?簡介:擅長數(shù)據(jù)搜集與處理、建模仿真、程序設(shè)計、仿真代碼、論文寫作與指導(dǎo),畢業(yè)論文、期刊論文經(jīng)驗交流。
?具體問題可以聯(lián)系QQ或者微信:30040983。仿真代碼importnumpyasnp
importmatplotlib.pyplotasplt
fromscipy.optimizeimportminimize
classVariableSpeedLimit:
def__init__(self,num_segments=10,segment_length=500):
self.num_segments=num_segments
self.segment_length=segment_length
self.density=np.zeros(num_segments)
self.speed=np.zeros(num_segments)
self.flow=np.zeros(num_segments)
self.speed_limits=np.ones(num_segments)*120
deffundamental_diagram(self,density,vf=120,kj=180,km=45):
ifdensity<km:
speed=vf
elifdensity<kj:
speed=vf*(1-(density-km)/(kj-km))
else:
speed=0
returnmax(speed,0)
defcalculate_flow(self,density,speed):
returndensity*speed
defupdate_traffic_state(self,density,inflow,outflow,dt=30):
new_density=np.zeros(self.num_segments)
new_density[0]=density[0]+(dt/self.segment_length)*(inflow-self.flow[0])
foriinrange(1,self.num_segments):
new_density[i]=density[i]+(dt/self.segment_length)*(self.flow[i-1]-self.flow[i])
new_density=np.clip(new_density,0,180)
returnnew_density
defoptimize_speed_limits(self,density,min_speed=60,max_speed=120):
defobjective(speed_limits):
total_flow=0
safety_penalty=0
foriinrange(self.num_segments):
speed=min(speed_limits[i],self.fundamental_diagram(density[i]))
flow=density[i]*speed
total_flow+=flow
ifi>0:
speed_diff=abs(speed_limits[i]-speed_limits[i-1])
ifspeed_diff>20:
safety_penalty+=speed_diff**2
return-total_flow+0.1*safety_penalty
bounds=[(min_speed,max_speed)for_inrange(self.num_segments)]
constraints=[]
foriinrange(self.num_segments-1):
constraints.append({
'type':'ineq',
'fun':lambdax,idx=i:30-abs(x[idx]-x[idx+1])
})
result=minimize(objective,self.speed_limits,method='SLSQP',
bounds=bounds,constraints=constraints)
returnresult.x
defincident_detection(self,density,speed,threshold_density=100,threshold_speed=40):
incidents=[]
foriinrange(self.num_segments):
ifdensity[i]>threshold_densityandspeed[i]<threshold_speed:
incidents.append(i)
returnincidents
defapply_incident_control(self,speed_limits,incident_location,upstream_range=3):
controlled_limits=speed_limits.copy()
foriinrange(max(0,incident_location-upstream_range),incident_location):
reduction_factor=1-(0.2*(upstream_range-(incident_location-i)))
controlled_limits[i]=controlled_limits[i]*reduction_factor
controlled_limits[incident_location]=40
returncontrolled_limits
defsimulate_fog_scenario(vsl_controller,duration=3600,dt=30):
time_steps=int(duration/dt)
visibility=np.ones(time_steps)
visibility[20:40]=0.3
visibility[40:60]=0.5
visibility[60:80]=0.8
density_history=[]
speed_history=[]
flow_history=[]
limit_history=[]
density=np.random.uniform(20,40,vsl_controller.num_segments)
fortinrange(time_steps):
vis=visibility[t]
max_safe_speed=120*vis
optimal_limits=vsl_controller.optimize_speed_limits(density)
optimal_limits=np.minimum(optimal_limits,max_safe_speed)
foriinrange(vsl_controller.num_segments):
free_flow_speed=vsl_controller.fundamental_diagram(density[i])
vsl_controller.speed[i]=min(optimal_limits[i],free_flow_speed)
vsl_controller.flow[i]=vsl_controller.calculate_flow(density[i],vsl_controller.speed[i])
inflow=2000+500*np.sin(2*np.pi*t/time_steps)
outflow=vsl_controller.flow[-1]
density=vsl_controller.update_traffic_state(density,inflow,outflow,dt)
density_history.append(density.copy())
speed_history.append(vsl_controller.speed.copy())
flow_history.append(vsl_controller.flow.copy())
limit_history.append(optimal_limits.copy())
return{
'density':np.array(density_history),
'speed':np.array(speed_history),
'flow':np.array(flow_history),
'limits':np.array(limit_history),
'visibility':visibility
}
defevaluate_vsl_performance(results_vsl,results_no_vsl):
total_travel_time_vsl=np.sum(results_vsl['density'])*30/3600
total_travel_time_no_vsl=np.sum(results_no_vsl['density'])*30/3600
avg_speed_vsl=np.mean(results_vsl['speed'])
avg_speed_no_vsl=np.mean(results_no_vsl['speed'])
speed_variance_vsl=np.var(results_vsl['speed'])
speed_variance_no_vsl=np.var(results_no_vsl['speed'])
metrics={
'travel_time_reduction':(total_travel_time_no_vsl-total_travel_time_vsl)/total_travel_time_no_vsl*100,
'avg_speed_vsl':avg_speed_vsl,
'avg_speed_no_vsl':avg_speed_no_vsl,
'speed_variance_reduction':(speed_variance_no_vsl-speed_variance_vsl)/speed_variance_no_vsl*100
}
returnmetrics
defcrash_risk_calculation(speed,density):
risk=np.zeros_like(speed)
foriinrange(len(speed)-1):
speed_diff=abs(speed[i+1]-speed[i])
ifspeed_diff>30:
risk[i]=0.8
elifspeed_diff>20:
risk[i]=0.5
elifspeed_diff>10:
risk[i]=0.2
ifdensity[i]>100:
risk[i]+=0.3
returnrisk
defmain():
vsl=VariableSpeedLimit(num_segments=10,segment_length=500)
results_vsl=simulate_fog_scenario(vsl)
vsl_no_control=VariableSpeedLimit(num_segments=10,segment_length=500)
vsl_no_control.speed_limits=np.ones(10)*120
density=np.random.uniform(20,40,10)
density_history_no_vsl=[]
speed_history_no_vsl=[]
flow_history_no_vsl=[]
fortinrange(120):
foriinrange(10):
vsl_no_control.speed[i]=vsl_no_control.fundamental_diagram(density[i])
vsl_no_control.flow[i]=vsl_no_control.calculate_flow(density[i],vsl_no_control.speed[i])
density=vsl_no_control.update_traffic_state(density,2000,vsl_no_control.flow[-1])
density_history_no_vsl.append(density.copy())
speed_history_no_vsl.append(vsl_no_control.speed.copy())
flow_history_no_vsl.append(vsl_no_control.flow.copy())
results_no_vsl={
'density':np
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 糧庫中控工操作知識競賽考核試卷含答案
- 煤層氣勘查測量工崗前競爭考核試卷含答案
- 電子封裝材料制造工操作能力評優(yōu)考核試卷含答案
- 自行車裝配工安全意識強(qiáng)化競賽考核試卷含答案
- 鍋爐卷板工崗前技術(shù)應(yīng)用考核試卷含答案
- 混合氣生產(chǎn)工崗前合規(guī)化考核試卷含答案
- 沖壓模具工安全規(guī)程強(qiáng)化考核試卷含答案
- 紡織品裁剪工崗前品牌建設(shè)考核試卷含答案
- 石雕工達(dá)標(biāo)能力考核試卷含答案
- 井下作業(yè)工誠信評優(yōu)考核試卷含答案
- 智能手機(jī)應(yīng)用課件
- 北京市朝陽區(qū)2024-2025學(xué)年八年級上學(xué)期期末考試物理試題
- 遼沈戰(zhàn)役精簡課件
- 骶尾部藏毛疾病診治中國專家共識(2023版)解讀 4
- 2025年公務(wù)員、事業(yè)單位面試題庫(附答案)
- 西游記第十四回課件
- 宮頸上皮內(nèi)腫瘤護(hù)理
- 新工科課程體系動態(tài)重構(gòu)與教學(xué)效果評估機(jī)制研究
- 艾梅乙工作匯報
- 2025年園藝培訓(xùn)考試題庫
- 《為中華之崛起而讀書》(第2課時)教學(xué)課件
評論
0/150
提交評論