孫永豐　錢錕

摘 要：文章分別從機電復合傳動系統(tǒng)的構(gòu)成及其仿真模型的建立兩個角度出發(fā)，對系統(tǒng)進行了深入的介紹，以此為基礎，重點闡述了基于MPC的機電復合傳動實時功率分配的優(yōu)化控制策略，目的在于通過優(yōu)化控制策略的實施，能夠進一步提高傳動系統(tǒng)的運行效率、使其實時性能夠得到最大程度的保證。

關鍵詞：機電復合傳動系統(tǒng)；實時功率；分配；優(yōu)化控制

在車輛運行過程中，傳動系統(tǒng)起著重要的作用。機電復合傳動系統(tǒng)屬于傳動系統(tǒng)的一種特殊形式，系統(tǒng)運行的主要目的在于提高車輛的靈活性，同時達到減小功率消耗、節(jié)約燃油的目的。對機電復合傳動系統(tǒng)實時功率的分配優(yōu)化控制過程的分析能夠使上述目的得以達成，因此也就能夠為車輛性能提供更大的價值。

1 機電復合傳動系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)車輛的大小以及類型的不同，其機電復合傳動系統(tǒng)的構(gòu)成也不盡相同，以雙模式機電復合傳動系統(tǒng)為例，這一系統(tǒng)類型主要適用于大型車輛

雙模式機電復合傳動系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括電池組、電機、發(fā)動機以及離合器與制動器4個部分組成。其中電池組主要有一個，功能在于為傳動系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供電力。發(fā)動機的數(shù)量同樣為一個，作為車輛的核心部分，其功能主要在于為車輛的形式提供足夠的動力。電機有兩個，分別為電機A與電機B。離合器有兩個，分別為CL0與CL1。制動器B1數(shù)量為1個。上述不同的部分通過互相連接共同組成了雙模式的機電復合傳動系統(tǒng)，并通過互相配合使得傳動功能得以實現(xiàn)。

2 機電復合傳動系統(tǒng)仿真模型的建立

在對機電復合傳動系統(tǒng)進行開發(fā)的過程中，為了最大程度的節(jié)約成本，進行相應的仿真實驗十分必要。仿真實驗需要以事實為依據(jù)來完成，即實驗的設定要與實際系統(tǒng)的設計情況完全吻合。

2.1 建模方法

機電復合傳動系統(tǒng)仿真模型的建立方法主要包括兩種，分別為后向仿真與前向仿真后向仿真與前向仿真的主要區(qū)別在于仿真順序不同，同時，相對于后者而言，前者不存在駕駛員模塊。在后向仿真過程中，首先需要假設車輛處于循環(huán)公開的情況下，按順序分別對車輪、傳動部件、控制器以及動力源進行計算，從而完成仿真實驗過程。前向仿真不存在循環(huán)工況，需要駕駛員按照工況的需求進行駕駛，并完成從控制器到動力源、傳動部件與車輛各參數(shù)的計算過程，從而結(jié)束仿真實驗。在對方案進行選擇的過程中，需要根據(jù)實驗具體決定。文章主要采取了前向仿真的方式對機電復合傳動系統(tǒng)的實時功率問題進行了分析。

2.2 模型的建立

在確定仿真方案后，需要做的便是建立相應的模型，其中發(fā)動機模型、動力耦合機構(gòu)模型、電機模型、動力電池組模型以及駕駛員模型都屬于需要重點建立的部分。每一模型的建立都需要充分考慮其具體的特點。

駕駛員模型的構(gòu)建需要考慮車輛的形勢速度、空氣阻力、迎風面積以及坡度阻力等多方面因素，這樣才能保證模型的構(gòu)建能夠與實際情況相符合。

3 基于MPC的機電復合傳動實時功率分配優(yōu)化控制

3.1 MPC簡介

模型預測控制，簡稱MPC，其產(chǎn)生時間相對較短，但實踐證明，其應用價值值得肯定。相對于其他算法而言，模型預測控制在計算過程中具有過程簡單的特點，同時其控制效果也相對較好，因此目前已經(jīng)被應用到了工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的控制系統(tǒng)中，并對系統(tǒng)功能的穩(wěn)定發(fā)揮帶來了積極的促進作用。將其應用到機電復合傳動實時功率分配優(yōu)化控制過程中，對于保證算法的可靠性具有極大的價值，同時，在這一基礎上，優(yōu)化控制過程的實現(xiàn)也會相對容易。

3.2 基于MPC的機電復合傳動實時功率分配優(yōu)化模型

基于MPC的機電復合傳動實時功率分配優(yōu)化模型的建立需要在了解發(fā)動機油耗的基礎上進行，發(fā)動機瞬間油耗模型為：，其中Te代表發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，We代表發(fā)動機轉(zhuǎn)速。通過將相應的系數(shù)代入到模型當中，最終能夠得出瞬間油耗的值。除此之外，想要得出系統(tǒng)優(yōu)化模型，還應具備電池組模型與不同模式下的系統(tǒng)動力耦合機構(gòu)動力學模型。將上述模型與車量動力學方程相結(jié)合，能夠得出不同模式下的系統(tǒng)的優(yōu)化模型。通過對模型的簡化，最終所得到的系統(tǒng)優(yōu)化模型如下：

3.3 性能測試

為保證系統(tǒng)優(yōu)化模型能夠達到對機電復合傳統(tǒng)系統(tǒng)實時功率進行優(yōu)化控制的目的，實施相應的性能測試非常必要。本次實驗所采取的性能測試方法為實車測試，即將所得到的優(yōu)化控制策略真正應用到了實車駕駛過程中。

實車實驗前需要做好相應的準備：首先需要對車輛的機電復合傳動裝置進行檢查，要保證其性能良好，不存在故障，同時還要保證系統(tǒng)的各項參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，各線路均連接正常。其次，實驗開始之前半個小時需要對車輛進行預熱，以保證其能夠直接進入到測試的狀態(tài)。最后，要控制好電機過載問題，不同的實驗對電機過載的允許程度不同。

實驗完成之后發(fā)現(xiàn)，通過對系統(tǒng)優(yōu)化控制策略的應用，車輛的動力性能得到了一定程度的提高，同時實時功率的分配效果也得到了極大程度的改善。

4 結(jié)論

綜上，對機電復合傳統(tǒng)系統(tǒng)實時功率優(yōu)化控制過程的實現(xiàn)需要通過建立機電復合系統(tǒng)功能模型以及相應的優(yōu)化模型來實現(xiàn)，除此之外，相應的仿真實驗以及性能測試也必不可少。通過對優(yōu)化模型的建立以及性能測試發(fā)現(xiàn)，該優(yōu)化模型對于實時功率的優(yōu)化控制水平的提高能夠起到較好的效果。

參考文獻

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（作者單位：中國人民解放軍65185部隊）