兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 4578-4588.doi: 10.12382/bgxb.2023.0919
王绪1,2, 高晓宇3, 黄英1,2,*(), 崔涛1, 骆承良1
收稿日期:
2023-09-12
上线日期:
2024-02-19
通讯作者:
WANG Xu1,2, GAO Xiaoyu3, HUANG Ying1,2,*(), CUI Tao1, LUO Chengliang1
Received:
2023-09-12
Online:
2024-02-19
摘要:
为实现混合动力两栖车综合效率最优,提出一种功率协调预测控制策略。该策略旨在协同优化能量管理策略与车速控制策略之间的耦合关系。针对车速预测模型失配的问题,提出利用极限学习机进行实时误差预测,并通过预测值进行预测模型校正。设计模型预测控制器实现能量管理与车速控制的实时优化控制,并通过仿真进行验证。研究结果表明:提出的策略相较于传统的基于模型预测控制的能量管理策略能够降低等效燃油消耗、荷电状态(State of Charge, SOC)标准差、母线电压标准差和电池容量衰退,降低幅度分别为9.35%、59.63%、15.79%和45.33%;通过有无模型校正的功率协调预测控制对比,表明通过模型校正可实现等效燃油消耗、SOC标准差、母线电压标准差和电池容量衰退分别降低6.95%、25.91%、13.46%和24.07%,体现了所提出的基于极限学习机模型校正的功率协调预测控制在提升燃油经济性、维持电气系统稳定性和降低电池损耗方面的优越性。
王绪, 高晓宇, 黄英, 崔涛, 骆承良. 模型失配条件下混合动力两栖车功率协调预测控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(12): 4578-4588.
WANG Xu, GAO Xiaoyu, HUANG Ying, CUI Tao, LUO Chengliang. Power Coordinated Predictive Control of Hybrid Amphibious Vehicle with Model Mismatch[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(12): 4578-4588.
参数 | 数值 |
---|---|
整备质量/kg | 25000 |
长×宽×高/m | 8×3×2.1 |
主动轮半径/m | 0.62 |
滚动阻力系数 | 0.1 |
旋转质量换算系数 | 1.2 |
空气阻力系数 | 1 |
方形系数 | 0.8 |
变速器1挡速比 | 28.8 |
湿表面积/m2 | 46 |
吃水深度/m | 1.5 |
排水体积/m3 | 31.2 |
发动机额定功率/kW | 656 |
发动机最高转速/(r·min-1) | 2500 |
电池额定电压/V | 900 |
电池额定容量/(A·h) | 100 |
变速器2挡速比 | 12.0 |
表1 车辆和环境参数
Table 1 Parameters of vehicle and environment
参数 | 数值 |
---|---|
整备质量/kg | 25000 |
长×宽×高/m | 8×3×2.1 |
主动轮半径/m | 0.62 |
滚动阻力系数 | 0.1 |
旋转质量换算系数 | 1.2 |
空气阻力系数 | 1 |
方形系数 | 0.8 |
变速器1挡速比 | 28.8 |
湿表面积/m2 | 46 |
吃水深度/m | 1.5 |
排水体积/m3 | 31.2 |
发动机额定功率/kW | 656 |
发动机最高转速/(r·min-1) | 2500 |
电池额定电压/V | 900 |
电池额定容量/(A·h) | 100 |
变速器2挡速比 | 12.0 |
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 10.475 | 0.306 | 18.863 | 0.041 | 35 |
MPC-PCPC | 11.258 | 0.413 | 21.797 | 0.054 | 34 |
MPC-EMS | 11.555 | 0.758 | 22.401 | 0.075 | 29 |
表2 指标对比
Table 2 Comparison of indexes
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 10.475 | 0.306 | 18.863 | 0.041 | 35 |
MPC-PCPC | 11.258 | 0.413 | 21.797 | 0.054 | 34 |
MPC-EMS | 11.555 | 0.758 | 22.401 | 0.075 | 29 |
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 11.250 | 0.388 | 22.383 | 0.043 | 36 |
MPC-PCPC | 12.078 | 0.503 | 24.483 | 0.057 | 34 |
MPC-EMS | 12.455 | 0.881 | 24.941 | 0.074 | 29 |
表3 工况1指标对比
Table 3 Comparison of indexes under Condition 1
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 11.250 | 0.388 | 22.383 | 0.043 | 36 |
MPC-PCPC | 12.078 | 0.503 | 24.483 | 0.057 | 34 |
MPC-EMS | 12.455 | 0.881 | 24.941 | 0.074 | 29 |
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 19.850 | 0.379 | 20.363 | 0.077 | 63 |
MPC-PCPC | 21.379 | 0.533 | 21.797 | 0.087 | 59 |
MPC-EMS | 21.640 | 0.777 | 22.401 | 0.095 | 48 |
表4 工况2指标对比
Table 4 Comparison of indexes under Condition 2
策略 | 等效燃油 消耗/L | SOC 标准差 | 母线电压 标准差 | ΔSOH/ % | 仿真时 长/min |
---|---|---|---|---|---|
ELM-MPC-PCPC | 19.850 | 0.379 | 20.363 | 0.077 | 63 |
MPC-PCPC | 21.379 | 0.533 | 21.797 | 0.087 | 59 |
MPC-EMS | 21.640 | 0.777 | 22.401 | 0.095 | 48 |
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