Синергетическая система управления гибридной силовой установкой

Рассмотрена проблема управления гибридной силовой установкой автомобиля, состоящей из двигателя внутреннего сгорания, синхронного электродвигателя с постоянными магнитами и синхронного генератора. Формирование управляющего воздействия осуществляется с учетом связи вышеперечисленных объектов друг с другом с помощью планетарной передачи. Математические модели трех перечисленных двигателей являются нелинейными с несколькими каналами управления. Кроме того, принцип действия гибридной силовой установки требует одновременной работы данных двигателей и, соответственно, построения необходимых взаимосвязанных управляющих воздействий. Для синтеза законов векторного управления гибридной силовой установкой используется метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР). В рамках этого метода возможна работа с полной нелинейной моделью объекта управления. В отличие от традиционного подхода — конструирования отдельного стабилизирующего управления для каждого канала регулирования — в этом методе используется совместное управление по всем переменным в целях перевода объекта в желаемое состояние. В этом случае для ряда вариантов алгоритмов управления связи между каналами управления осуществляются не косвенно через объект управления, а непосредственно формируются в регуляторе. Также в законах управления учтены неизвестные внешние возмущения, которые компенсировались с использованием принципа интегральной адаптации. В данной работе приведен один из режимов работы гибридной силовой установки во время разгона автомобиля. Сначала работает только электродвигатель, по мере разгона автомобиля подключается двигатель внутреннего сгорания, и на больших скоростях автомобиля работает только он. Данный режим работы гибридной силовой установки позволяет использовать оба двигателя в наиболее удобном для них диапазоне угловых скоростей, что приводит к экономичному расходу топлива и заряда аккумуляторных батарей. Кроме того, второй электродвигатель работает в генераторном режиме и переводит часть механического момента на подзарядку аккумуляторных батарей.

1. Луканин В. Н., Морозов К. А., Ханиян А. С.и др. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 1. Теория рабочих процессов. М.: Высш. шк., 2005. 400 c.

2. Колчин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебное пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2003. 496 c.

3. Вырубов Д. Н., Иващенко Н. А., Ивин В. И.и др. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983. 372 c.

4. Heywood J. B. Internal Combustion Engine Fundamentals. N. Y.: McGraw—Hill International Editions, 1988. 930 c.

5. Пятибратов Г. Я., Барыльник Д. В. Моделирование электромеханических систем. Новочеркасск: ЮРГПУ, 2013. 103 с.

6. Виноградов А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: ГОУВПО, 2008. 298 с.

7. Ключев В. И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.

8. Баженов О. В., Смирнов О. П., Сериков С. А. и др. Гибридные автомобили. Харьков: ХНАДУ, 2008. 327 с.

9. Сериков С. А. Синтез системы управления силовой установкой гибридного автомобиля // Вестник ХНАДУ. 2007. Вып. 36.

10. Герасимов Д. Н., Джавахериан Х., Ефимов Д. В., Никифоров В. О. Инжекторный двигатель как объект управления // Системы управления движущимися объектами. Известия РАН. 2010. № 5. С. 135—147.

11. Qiang S., Chao J. Robust Speed Controller Design for Permanent Magnet Synchronous Motor Drives Based on Sliding Mode Control // Energy Procedia. 2016. N. 88. P. 867—873.

12. Колесников А. А. Синергетические методы управле-ния сложными системами: теория системного синтеза М.: Едиториал УРСС, КомКнига, 2012. 240 с.

13. Колесников А. А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994. 344 с.