منبع مقاله درباره سلسله مراتب

صورت مقدار خروجی PB (زیاد مثبت) می باشد.
3-4) نتایج شبیه سازی
استراتژی کنترل طراحی شده برروی مدل دینامیکی خودرو هایبرید سری که در محیط Matlab طراحی شده است، بنا نهاده می شود. شبیه سازی برروی سیکل رانشی NYCC انجام می گیرد. شکل(12-4) نتایج حاصل از شبیه سازی را نشان می دهد.
(الف)
(ب)
(ج)
(د)
(ه)
شکل(12-4) نتایج شبیه سازی استراتژی کنترل فازی بر اساس مدلسازی دینامیکی زیر سیستم ها
الف) سیکل رانشی ب ) سرعت خودرو ج ) حالت شارژ باتریها
د ) ولتاژ باتریها ه ) توان موتور احتراقی
همانطور که در شکل(12-4) مشاهده می شود، توان موتور احتراقی در موقع روشن شدن در محدوده مطلوب KW 42 قرار گرفته و حالت شارژ باتریها در مواقعی که موتور احتراقی روشن باشد، افزایش پیدا می کند و استراتژی کنترل توانسته است شارژ باتریها را در محدوده مطلوب نگهدارد. از دیگر ویژگیهای استراتژی کنترل فازی، مقاوم بودن در مقابل تغییرات سیکل رانشی می باشد. همانطور که در نتایج شبیه سازی نشان داده شده است، استراتژی کنترل توانسته است قابلیّت رانشی خودرو را حفظ نماید.
(فصل پنجم)
دست یابی به استراتژی کنترل سلسله مراتبی زمان واقعی برای خودرو هایبرید برقی
نتایج و شبیه سازی
مقدمه
با بررسی استراتژیهای کنترلی موجود در فصل اوّل، استراتژیهای کنترل مبتنی بر تئوری کنترل بهینه قابل پیاده سازی در شرایط واقعی حرکت نمی باشند زیرا که این استراتژیها بیشتر براساس سیکلهای رانشی از پیش تعیین شده استوار بوده و از نتایج حاصل از آن به عنوان معیاری برای دیگر استراتژیهای کنترل استفاده می گردد. استراتژی کنترل مبتنی بربهینه سازی استاتیکی برپایه مدلسازی استاتیکی زیر سیستمها می باشد.
برای دستیابی به یک استراتژی کنترل زمان واقعی ، استراتژی کنترل باید براساس شرایط فعلی36 و واقعی سیستم خودرو هایبرید تصمیم گیری را انجام دهد و استراتژی کنترل به شرایط سیکل رانشی وابسته نباشد. از اینرو با توجه به ساختار کنترل سلسله مراتبی در خودرو هایبرید برقی و شناسایی مد های کنترلی و انتخاب یک زنجیره سوئیچینگ مناسب که در واقع بوسیله آن حالتهای سیستم به عنوان مجموعه ای از پیشامدهای گسسته برای برآورده کردن شرایط عملکردی سیستم می باشد، اینک به بررسی استراتژی کنترلی زمان واقعی برای خودرو هایبرید برقی می پردازیم. در واقع در اینجا با استفاده از یک کنترل دینامیکی هایبرید37 برای یک سیستم پیشامد رانشی، استراتژی کنترل طراحی شده است. هدف از استراتژی کنترل زمان واقعی بهینه به این معنا نمی باشد که تلاش شود تا بازده کلّی (global) سیستم ماکزیمم گردد. بلکه برای طراحی استراتژی کنترل زمان واقعی، ابتدا خط سیر سیستم به بخشهای کوچک تقسیم می گردد که هر بخش متناظر با یک محدوده عملکردی می باشد. سپس بهینه سازی باید روی هر محدوده عملکردی برای مینیمم کردن تابع هدف انجام گیرد. بنابراین فرمانهای کنترلی در اینجا بهینه مطلق38 نمی باشد بلکه به صورت زیر بهینه می باشد. چنین استراتژیهایی بسیار عملی بوده و در واقع در چنین استراتژی نیاز به یک سیکل از پیش تعیین شده نمی باشد.
استراتژیهای ممکن برای سیستم کنترل بصورت زیر مشخص می گردد:
1) تامین گشتاور مورد نیاز توسط موتور احتراقی به تنهایی .
2) تامین گشتاور مورد نیاز توسط موتور الکتریکی به تنهایی.
3) استفاده از موتور احتراقی برای رانش موتور الکتریکی به عنوان یک ژ نراتور برای شارژ باتریها و استفاده از باقیمانده گشتاور موتور احتراقی برای رانش خودرو.
4) در حالت ترمزی ، استفاده از بازیافت انرژی ترمز برای شارژ باتریها ، که در این حالت موتور الکتریکی توسط چرخها رانده شده و به عنوان ژنراتور عمل می کند.
5) تامین گشتاور مورد نیاز توسط هم موتور الکتریکی و هم موتور احتراقی.
در مورد حالت 5، به جای اینکه از یک حالت استفاده کنیم ، از یک مجموعه محدود از حالتها استفاده می شود. برای این منظور مسئله تقسیم توان ، به عنوان مثال به سه صورت زیر تقسیم می گردد:
تقسیم های توانی بصورت 75/25 ،50/50 و 25/75 برای تقسیم توان بین موتور الکتریکی و موتور احتراقی در نظر گرفته می شود.
در واقع هر کدام از استراتژیهای تقسیم توان فوق برای منابع رانشی ، موتور الکتریکی و موتور احتراقی ، نتیجه ای متفاوت را برای ورودیهای مختلف خواهد داشت.
برای توزیع بهینه توان از منحنی های بازده هر یک از اجزا استفاده شده است. شکل (1-5) منحنی های بازده موتور احتراقی نمونه که برای شبیه سازی از آن استفاده شده است. منحنی که با فلش نشان داده شده است، مشخص کننده نقاط کاری است که در آن موتور احتراقی دارای ماکزیمم بازده می باشد. بنابراین نقطه موتور احتراقی همواره باید در این محدوده قرار بگیرد.
شکل(1-5) نقاط کار بهینه و منحنی بازده موتور احتراقی
همچنین شکل (2-5) ، منحنی مربوط به بازده موتور الکتریکی می باشد. در این حالت نیز منحنی که با فلش نشان داده شده است، مشخص کننده نقاط کاری است که در آن بازده موتور الکتریکی ماکزیمم می باشد.
شکل(2-5) نقاط کار بهینه و منحنی بازده موتور الکتریکی
همچنین باتری برای اینکه در ناحیه بازده ماکزیمم خود کار کند، باید سطح شارژ آن بین 5/0 و 8/0 باشد. شکل(3-5) منحنی مشخصه مربوط به بازده ماکزیمم باتری را نشان می دهد.
شکل(3-5) نقاط کار بهینه و منحنی بازده باتری
1-5)پیاده سازی استراتژی کنترل سلسله مراتبی برای خودرو هایبرید موازی
برای پیاده سازی استراتژی کنترل، از یک ساختار ماشین حالت محدود استفاده شده است. برای این منظور ابتدا تمامی مدهای عملکردی خودرو هایبرید شناسایی و تمامی شرط های گذر بین مدهای کنترلی در محیط جعبه ابزار stateflow پیاده سازی می شود. اینک به بررسی مدهای کنترلی در خودرو می پردازیم:
الف) مد موتور الکتریکی:
در این مد موتور الکتریکی به تنهایی در رانش خودرو موثر می باشد. در این حالت موتور الکتریکی باید به تنهایی گشتاور درخواستی مربوط به سیکل حرکت را برآورده کند. این مد به عنوان مد پیش فرض در ساختار استراتژی کنترل می باشد. یعنی با شروع سیکل حرکت ابتدا موتور الکتریکی آغاز بکار می کند. سپس با افزایش گشتاور در خواستی و به محض اینکه سرعت خودرو از یک مرز آستانه بیشتر شد،
شرایط گذر از مد موتور الکتریکی به مد هایبرید(1) فراهم می گردد.
ب) مد هایبرید(1) :
با توجه به اینکه هدف از استراتژی کنترل زمان واقعی، تقسیم بندی خط سیر سیستم به بخشهای کوچک می باشد، در ساختار استراتژی کنترل بجای اینکه سریعاً وارد مد عملکردی هایبرید شویم و به علت اینکه نمی توان نقطه کار موتور احتراقی را سریع جابجا کرد، مسیر عملکردی از مد موتور الکتریکی تا مد هایبرید به سه قسمت تقسیم می شود. بنابراین ابتدا اگر گشتاور درخواستی از %25گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر شد، سیستم کنترل خودرو از مد موتور الکتریکی به مد هایبرید(1) سوئیچ می کند.
ج) مد هایبرید (2):
پس از رفتن به مد هایبرید(1)، اگر گشتاور درخواستی از %50 گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر شد، از مد هایبرید(1) وارد مد هایبرید (2) می شویم.
د) مد هایبرید(3):
پس از رفتن به مد هایبرید(2)، اگر گشتاور درخواستی از %75 گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر شد، از مد هایبرید(2) وارد مد هایبرید (3) می شویم.
ه) مد هایبرید :
اگر گشتاور درخواستی از ماکزیمم گشتاور موتور احتراقی بیشتر شد، در این حالت سیستم کنترل نظارتی از مد هایبرید(3) به مد هایبرید سوئیچ می کند.
و) مد شارژ مجدد:
اگر حالت شارژ باتریها از مقدار مینیمم حالت شارژ باتریها کمتر گردد و گشتاور در خواستی نیز از ماکزیمم گشتاور موتور احتراقی کمتر باشد، در این حالت مد شارژ مجدد فعّال می گردد.
ز) مد ترمزی:
اگر گشتاور درخواستی از سوی سیکل منفی گردد، در این حالت استراتژی کنترل به مد ترمزی سوئیچ می کند. مد ترمزی خود از دو زیر مد ، مد اصطکاک ترمزی و مد بازیافت انرژی ترمزی تشکیل شده است.
اینک به بررسی شرایط گذر بین مدهای کنترلی و چگونگی تعیین فرمانهای کنترلی بهینه برای هر یک از مدهای می پردازیم.
2-5)شرایط گذر بین مدهای کنترلی
در این قسمت به بررسی زنجیره سوئیچینگ بین مدهای مختلف می پردازیم. در حقیقت ما در این بخش تمای شرطهای حاکم بر عملکرد سیستم که تابعی از حالتهای مختلف سیستم می باشند، بصورت شرطهای if then در آورده و در محیطstateflow پیاده سازی کرده و سپس براساس نقشه های بازده مربوط به موتور احتراقی و موتور الکتریکی فرمانهای کنترلی بهینه را برای هریک از کنترل کننده های محلی صادر می کنیم. با توجه به اینکه موتور احتراقی در سرعتهای پایین دارای بازده پایین و در نتیجه مصرف سوخت و آلودگی زیاد می باشد، در ابتدای سیکل ، رانش خودرو توسط موتور الکتریکی انجام می گیرد. حال براساس حالتهای موجود، شرایط سوئیچینگ بین مدها را بررسی می کنیم.
شرط1) اگر سرعت موتور احتراقی از یک مقدار آستانه بیشتر شده و گشتاور در خواستی از %25 ماکزیمم گشتاور موتور احتراقی بیشتر شود، دراین صورت شرط گذر از مد موتور الکتریکی به مد هایبرید(1) فراهم می گردد. با ورود به مد هایبرید(1)، برای اینکه بتوان فرمانهای کنترلی بهینه را برای هریک از زیر سیستمها ایجاد کرد، شرط دیگری را اضافه می کنیم.
شرط2) اگر گشتاور در خواستی از گشتاور موتور الکتریکی در ناحیه ماکزیمم بازده آن(Tmaxmotor) کمتر باشد در این صورت فرمانهای کنترلی بصورت معادله (1-5) و (2-5) اعمال می شود:
(1-5) Tm=Treq-0.25*Tmaxeng;
(2-5) Tice=0.25*Tmaxeng;
در غیر این صورت اگر Treq=Tmaxmotor باشد،
(3-5) Tm=Tmaxmotor;
(4-5) Tice=Treq-Tmaxmotor;
شکل(4-5) زیر حالت مربوط به مد هابیرید (1) را نشان می دهد.
شکل(4-5) زیر حالت مربوط به مد هایبرید(1)
شرط3) اگر گشتاور در خواستی از %50 گشتاور ماکزیمم موتور احتراقی بیشتر شود، مد هایبرید(2)، 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.
شرط4) اگر گشتاور در خواستی از گشتاور موتور الکتریکی در ناحیه ماکزیمم بازده آن(Tmaxmotor) کمتر باشد در این صورت فرمانهای کنترلی بصورت معادلات (5-5)و (6-5) اعمال می شود:
(5-5) Tm=Treq-0. 5*Tmaxeng;
(6-5) Tice=0. 5*Tmaxeng;
در غیر این صورت اگر Treq=Tmaxmotor باشد،
(7-5) Tm=Tmaxmotor;
(8-5)

مطلب مرتبط :   مقاله رایگان درموردکیفیت گزارشگری، گزارشگری مالی، سرمایه گذاری، هزینه سرمایه

دیدگاهتان را بنویسید