منبع مقاله درباره سلسله مراتب، نرم افزار

Tice=Treq-Tmaxmotor;
شکل(5-5) زیر حالت مربوط به مد هابیرید (2) را نشان می دهد.
شکل(5-5) زیر حالت مربوط به مد هایبرید(2)
شرط5) اگر گشتاور در خواستی از %75 گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر شود، مد هایبرید(3)، فعال می گردد. در این حالت نیز برای اینکه بتوان فرمانهای کنترلی بهینه را برای هریک از زیر سیستمها ایجاد کرد، شرط دیگری را اضافه می کنیم.
شرط6) اگر گشتاور در خواستی از گشتاور موتور الکتریکی در ناحیه ماکزیمم بازده آن(Tmaxmotor) کمتر باشد در این صورت فرمانهای کنترلی بصورت معادلات (9-5) و (10-5) اعمال می شود:
(9-5) Tm=Treq-0. 5*Tmaxeng;
(10-5) Tice=0. 5*Tmaxeng;
در غیر این صورت اگر Treq=Tmaxmotor باشد،
(11-5) Tm=Tmaxmotor;
(12-5) Tice=Treq-Tmaxmotor;
شکل(6-5) زیر حالت مربوط به مد هابیرید (3) را نشان می دهد.
شکل(6-5) زیر حالت مربوط به مد هایبرید(2)
شرط7) اگر گشتاور درخواستی از گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر باشد، مد هایبرید فعال می گردد. در این حالت نیز برای اینکه بتوان فرمانهای کنترلی بهینه را برای هریک از زیر سیستمها ایجاد کرد، شرط دیگری را اضافه می کنیم.
شرط8) اگر گشتاور درخواستی از مجموع گشتاور های ماکزیمم موتور الکتریکی و موتور احتراقی بیشتر باشد، در این حالت فرمانهای بهینه بصورت معادلات (13-5) و (14-5) می باشد:
(13-5) Tm=Tmaxmotor;
(14-5) Tice=Tmaxeng;
در غیر این صورت فرمانهای کنترلی بصورت روابط (15-5) و (16-5) اعمال می شود:
(15-5) Tm=Treq-Tmaxeng;
(16-5) Tice=Tmaxeng;
شکل(7-5) زیر حالت مربوط به مد هابیرید را نشان می دهد.
شکل(7-5) زیر حالت مربوط به مد هایبرید
شرط9) اگر گشتاور در خواستی از ماکزیمم گشتاور موتور احتراقی کمتر باشد و حالت شارژ باتریها نیز از مقدار مینیمم آن (5/0) کمتر باشد در این مد شارژ باتریها فعال می گردد. در این حالت موتور الکتریکی به عنوان ژنراتور عمل کرده و فرمان کنترلی موتور احتراقی طوری اعمال می گردد تا نقطه کار آن در ناحیه بازده ماکزیمم باشد. این شرط از تمامی مدهای عملکردی فوق اجرا می گردد. یعنی اگر در هر مد عملکردی باشیم و شرایط مربوط به مد عملکردی شارژ باتریها فعال گردد، استراتژی کنترل به سمت مد عملکردی شارژ باتریها سوئیچ می کند. دراین حالت فرمانهای کنترلی بصورت روابط (17-5) و (18-5) اعمال می گردد:
(17-5) Tice=Tmaxeng;
(18-5) Tm=-Tmaxmotor;
شکل(8-5) حالت مربوط به این مد را نشان می دهد.
شکل(8-5) حالت مربوط به مد شارژ مجدد باتریها
تمامی شرایط گذر فوق دارای یک حالت برگشت نیز می باشند. یعنی اگر گشتاور درخواستی از %75گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی کمتر باشد، از مد هایبرید به مد هایبرید(3) و اگر گشتاور درخواستی از %50 گشتاور ماکزیمم کمتر باشد از مد هایبرید(3) به مد هایبرید (2) و به همین ترتیب برای مد هایبرید(1) و مد موتور الکتریکی شرایط سوئیچ فراهم می گردد.
هر کدام از مدهای کنترلی فوق مربوط به مد رانشی می باشد که در شکل(9-5) نشان داده شده است.
شکل(9-5) مدهای کنترلی در مد رانشی
حال اگر گشتاور درخواستی متناظر با سیکل حرکت منفی باشد، در این حالت مد ترمزی فعال می گردد. مد ترمز دارای دو زیر حالت ، مد ترمز اصطکاکی و مد بازیافت انرژی ترمز می باشد.
شرط10) اگر گشتاور درخواستی از سیکل رانشی منفی باشد و حالت شارژ باتریها نیز بیشتر از 7/0باشد یا گشتاور در خواست شده از ماکزیمم گشتاور موتور الکتریکی در حالت ژنراتوری بیشتر باشد، در این صورت برای شارژ بیش از حد باتریها از بازیافت انرژی ترمز استفاده نشده و تمامی گشتاور در خواست شده توسط ترمز ها پاسخ داده می شود.
(19-5) Tbrake=Treq
شرط11) اگر گشتاور درخواست شده از سیکل منفی باشد و حالت شارژ باتریها از مقدار 6/0 کمتر باشد یا گشتاور درخواست شده بیشتر از گشتاور ماکزیمم موتور در حالت ژنراتوری باشد در این صورت فرمانهای کنترلی بهینه بصورت روابط (20-5) و (21-5) می باشد:
(20-5) Tm=Tmaxreg
(21-5) Tbrake=Treq-Tmaxreg
شکل(10-5) مد ترمزی را به همراه زیر حالتهای آن نشان می دهد.
شکل(10-5) مدهای کنترلی در مد ترمزی
با توجه به روند مراحل فوق ، در حقیقت برای طراحی استراتژی کنترل تمامی شرطهای ممکن را بصورت شرایط if…then در آورده و برای رسیدن به یک استراتژی کنترل نظارتی در محیط stateflow پیاده سازی شده است. در حقیقت هرچه ما بتوانیم حالات عملکردی بیشتری را به استراتژی کنترل نظارتی اضافه نماییم ، استراتژی کنترل به حالت زمان واقعی نزدیک تر می شود. از دیگر مزیتهای این روش تقسیم بندی خط سیر سیستم به چهار قسمت برای رسیدن با استراتژی کنترل زمان واقعی می باشد. با این روش سعی شده است که نقاط کار مربوط به موتور احتراقی با پرشهای کمتر مواجه شود و بتوان طوری فرمانهای کنترلی را اعمال کرد که در هر حالت به یک جواب زیر بهینه برسیم.
3-5) نتایج شبیه سازی
در این قسمت به ارائه نتایج حاصل از شبیه سازی استراتژی کنترل می پردازیم. برای این منظور مدل دینامیکی خودرو هایبرید برقی موازی در محیط simulink پیاده سازی شده است. سپس تمامی شرایط لازم برای طراحی استراتژی کنترل در محیط جعبه ابزار Stateflow پیاده سازی شده است.
شکل(11-5) ، ساختار کنترل سلسله مراتبی خودرو هایبرید برقی به همراه مدل سازی دینامیکی خودرو هایبرید را نشان می دهد.
شکل(11-5) ساختار کنترل سلسله مراتبی خودرو هایبرید برقی به همراه مدل سازی دینامیکی خودرو هایبرید
سیکل رانشی مورد استفاده سیکل استاندارد CYC_CHSVR می باشد. شکل(12-5) سیکل رانشی مورد نظر را که براساس مرجع[5] در نظر گرفته شده است را نشان می دهد.
شکل(12-5) سیکل رانشی CYC_CHSVR
شکل(13-5) گشتاور موتور الکتریکی (Tem) و گشتاور موتور احتراقی (Tice) را نشان می دهد.
شکل(13-5) گشتاور موتور الکتریکی (Tem) و گشتاور موتور احتراقی (Tice)
همانطور که در شکل(13-5) مشاهده می شود، گشتاور موتور الکتریکی در جایی که سرعت می خواهد از صفر شروع به افزایش پیدا کند، مقدار بالایی است و بنابراین در ابتدای حرکت گشتاور راه اندازی خوبی را تولید می کند. همچنین همانطور که مشاهده می شود گشتاور موتور احتراقی پله پله به مقدار ماکزیمم خود می رسد. و در سرعتهای بالا گشتاور موتور احتراقی در ناحیه ماکزیمم بازده خود قرار گرفته و کمبود گشتاور را موتور الکتریکی برآورده می سازد. شکل(14-5) منحنی تغییرات نقطه کار موتور احتراقی را نشان می دهد.
شکل(14-5) منحنی تغییرات نقطه کار موتور احتراقی
شکل (15-5) حالت شارژ باتری را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود ، استراتژی کنترل حالت شارژ باتری ها را در حد مطلوب نگهداشته است.
شکل(15-5) حالت شارژ باتری ها را نشان می دهد
شکل(16-5) سرعت خودرو را نشان می دهد که پس از دنبال کردن سیکل حرکت به آن رسیده است.
شکل(16-5) سرعت خودرو پس از دنبال کردن مسیر حرکت
استراتژی کنترل طراحی شده با استراتژی کنترل baseline روی سیکل یکسان مقایسه می شود. شکل (17-5) نتایج حاصل از شبیه سازی در نرم افزار Advisor را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود، گشتاور موتور احتراقی دارای پرشهای زیاد و گشتاور موتور الکتریکی در محدوده بهینه نمی باشد. همچنین استراتژی موجود در نرم افزار Advisor نتوانسته است حالت شارژ باتریها را در محدوه خوبی نگه دارد.
شکل(17-5) شبیه سازی استراتژی کنترل Baseline
برای نشان دادن اینکه استراتژی کنترل طراحی شده در برابر سیکلهای رانشی مختلف مقاوم می باشد، استراتژی کنترل را بر روی سیکل CYC_ECE پیاده سازی می نماییم. شکل(18-5) سیکل رانشی استاندارد CYC-ECE را نشان می دهد.
شکل(18-5) سیکل رانشی CYC_ECE
شکل(19-5) نتایج مربوط به شبیه سازی استراتژی کنترل برروی سیکل CYC_ECE را نشان می دهد.
شکل(19-5)نتایج شبیه سازی روی سیکل CYC_ECE
شکل (20-5) سرعت خودرو را نشان می دهد.
شکل(20-5) سرعت خودرو را نشان می دهد.
نتیجه گیری
1) تا کنون الگوریتم های کنترلی زیادی برای مدیریت بهینه انرژی در خودروهای هایبرید برقی ارائه شده است . بسیاری از این روشها بر پایه الگوریتم های کنترل بهینه و نظیر آن می باشد. این روشها بعلت حجم بالای محاسبات آن قابل پیاده سازی در شرایط واقعی حرکت نیستند زیرا که آینده حرکت برای ما نامشخص است. از اینرو باید کنترل کننده ای برای سیستم خودرو هایبرید طراحی نمود تا بتواند براساس شرایط واقعی حاکم برسیستم ، عملکرد بهینه را انتخاب نماید. یک استراتژی کنترل زمان واقعی از یک طرف باید به نحوی باشد تا عملکرد سیستم را در هر لحظه بصورت محلّی بهینه نماید و از طرفی دیگر باید از یک سادگی ساختاری بهمراه باشد . از اینرو یک ساختار کنترل سلسله مراتبی برای خودرو هایبرید نیاز می باشد. همانطور که از نتایج شبیه سازی مشاهده می گردد، استراتژی کنترل طراحی شده به سیکل حرکت از پیش تعیین شده وابسته نمی باشد و قادر است نسبت به هرگونه از تغییرات موجود در سیستم مد عملکردی بهینه را انتخاب کند، از اینرو برای یک استراتژی کنترل زمان واقعی بسیار مناسب می باشد.
2) از دیگر ویژگیهای استراتژی کنترل مورد نظر ، نگهداشتن حالت شارژ باتریها در محدوده مطلوب بوده و باعث کاهش خیلی زیاد شارژ باتری ها نمی گردد. زیرا که با تقسیم بندی محدوده عملکردی استراتژی کنترل، باعث می شود تا باتریها در حین عملکرد سیستم در بعضی از حالات شارژ گردند.
3) با تقسیم بندی مسیر عملکردی سیستم ، مشکل مربوط به کارکرد موتور احتراقی در نواحی بازده ماکزیمم برطرف گردیده است. هنگامی که موتور احتراقی درناحیه بازده ماکزیمم کار می کند این امر باعث می شود تا مصرف سوخت به علت کارکرد موتور در گشتاور های بالا افزایش یابد. ولی در این حالت بخاطر شرایط موجود در سیستم، موتور احتراقی در بعضی از حالات به مدهای عملکردی دیگری سوئیچ کرده که باعث می شود تا گشتاور تولیدی آن به سطح های پایین تر منتقل گردد و مصرف سوخت کاهش پیدا کند.
4) با پیچیده تر شدن سیستم می توان شرایط دیگری را نیز به کنترل کننده نظارتی اضافه نمود، مثلاً تاثیر

مطلب مرتبط :   دانلود پایان نامه ارشد درموردامام صادق، قصاص

دیدگاهتان را بنویسید