一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法与流程

文档序号:23865732发布日期:2021-02-05 16:53阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,包括以下步骤:s1:根据预设置的离合器约束条件和双行星排功率分流混合动力系统的部件之间的可能连接关系,生成构型库和构型库中各个构型的子构型;s2:自构型库中移除不满足预设置的构型约束条件的构型,建立各个构型的通用能量管理策略;s3:基于天牛须搜索算法对构型库中的各个构型的构型参数进行初步优化,得到各个构型的初步优化构型,对初步优化构型进行初步筛选,得到由初步优化构型组成的初步优化构型库,所述构型参数包括第一行星排速比、第二行星排速比和主减速器速比;s4:基于模糊层次分析法、熵权法和灰色关联法,建立候选方案集筛选模块;s5:基于粒子群优化算法和候选方案集筛选模块,对初步优化构型库中的各个初步优化构型的构型参数进行优化,得到各个初步优化构型的优化构型;s6:基于候选方案集筛选模块自所有优化构型中筛选得到最优构型,记录所述最优构型的构型方案和构型参数。2.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s1包括以下步骤:s11:获取预设置的离合器约束条件,所述离合器约束条件为离合器数量最大值n(n≥1);s12:获取双行星排功率分流混合动力系统的部件,所述部件包括行星排机构组件和动力源部件,生成行星排机构组件和动力源部件之间所有可能的部件连接关系集,生成离合器安装位置集,所述离合器安装位置集包括使用1个离合器时离合器的可能安装位置、使用2个离合器时离合器的可能安装位置、

、使用n个离合器时离合器的可能安装位置;s13:合并部件连接关系集和离合器安装位置集,得到构型库;s14:根据离合器安装位置集,生成离合器结合位置集,所述离合器结合位置集包括使用1个离合器时离合器的可能结合位置、使用2个离合器时离合器的可能结合位置、

、使用n个离合器时离合器的可能结合位置,对构型库中的各个构型,根据离合器结合位置集,得到各个构型的所有子构型。3.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s2包括以下步骤:s21:获取预设置的构型约束条件,所述构型约束条件包括工作模式数量最小值和必要的工作模式;s22:分别构建构型库中各个构型的子构型的动力学模型,识别各个构型的子构型所对应的工作模式,为各个构型添加工作模式属性,所述工作模式属性包括工作模式数量和各个工作模式的类型;s23:遍历构型库中的所有构型,获取各个构型的工作模式属性,若一个构型的工作模式数量小于工作模式数量最小值或者该构型的所有工作模式中不包含必要的工作模式,则自构型库中移除该构型;s24:对于构型库中的所有构型,基于各个构型的子构型的动力学模型建立基于ecms的通用能量管理策略。4.根据权利要求3所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特
征在于,所述步骤s24包括以下步骤:s241:获取双行星排功率分流混合动力系统的输出轴的转矩需求和双行星排功率分流混合动力系统的动力源部件的工作点范围限制;s242:自构型库中选取一个构型,获取该构型的工作模式属性和各个子构型的动力学模型;s243:根据动力源部件的工作点范围限制和各个子构型的动力学模型,分别计算各个子构型下所有满足输出轴的转矩需求的转矩指令组合,所述转矩指令组合包括各个动力源部件的转矩指令;s244:基于ecms算法计算各个转矩指令组合的瞬时燃油消耗,对于每个子构型,选取瞬时燃油消耗最小的转矩指令组合作为该子构型的最佳转矩指令组合;s245:选取瞬时燃油消耗最小的最佳转矩指令组合和该最佳转矩指令组合对应的子构型的工作模式作为该构型的通用能量管理策略;s246:重复步骤s242,直至得到构型库中所有构型的通用能量管理策略。5.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s3包括以下步骤:s31:自构型库中选取一个构型作为当前优化构型,获取各个构型参数的优化边界,随机生成各个构型参数的初始值,将初始值的组合作为初始天牛位置,根据通用能量管理策略计算初始天牛位置对应的初始优化值,将初始天牛位置记为全局最优位置,将初始优化值记为全局最优值;s32:获取当前天牛位置,随机生成两须的方向,计算两须之间的距离,根据两须的方向、两须之间的距离和当前天牛位置计算得到两须的位置,分别计算两须的气味强度,根据通用能量管理策略分别计算两须位置对应的须优化值,并选取最小的须优化值作为当前优化值,若当前优化值小于全局最优值,则将全局最优值更新为当前优化值,所述气味强度的计算公式具体为:fleft=k
fuel
×
f
fuel
(xl)+k
acc
×
f
acc
(xl)fright=k
fuel
×
f
fuel
(xr)+k
acc
×
f
acc
(xr)其中,fleft和fright分别表示左须的气味强度和右须的气味强度,k
fuel
和k
acc
分别表示燃油经济性和动力性的比例系数,f
fuel
(*)表示基于当前优化构型的通用能量管理策略和当前须的位置计算得出百公里油耗,单位为l/100km,f
acc
(*)表示基于当前优化构型和当前须的位置计算得出百公里加速时间,单位为s,xl表示左须位置,xr表示右须位置;s33:比较两须的气味强度,更新当前天牛位置;s34:重复步骤s32,直至执行次数大于预设置的初步优化迭代次数阈值或者全局最优值达到稳定状态,所述全局最优值达到稳定状态具体为在ki(ki≥2)次迭代中全局最优值的变化误差小于预设置的初步优化稳定阈值min;s35:记录全局最优值和全局最优值对应的全局最优位置,将当前优化构型的构型参数组合更新为全局最优位置所代表的构型参数组合,得到当前优化构型的初步优化构型;s36:重复步骤s31,直至得到构型库中所有构型的初步优化构型;s37:按照全局最优值的大小将所有初步优化构型排序,保留全局最优值最小的多个构型,得到初步优化构型库。
6.根据权利要求5所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s5中,初步优化迭代次数阈值、ki和初步优化稳定阈值min的取值是根据构型的复杂度、优化的精度需求所确定的。7.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s4包括以下步骤:s41:获取候选方案集,获取评价指标,评价指标的数量为nu(nu≥4),对于候选方案集中的各个候选方案,分别计算各个评价指标的得分值,得到各个候选方案的各个评价指标的得分值,对各个候选方案的各个评价指标的得分值进行标准化处理,得到各个候选方案的各个评价指标的标准化得分值;s42:选取一个评价指标,获取所有候选方案中该评价指标的标准化得分值,选取其中最大的标准化得分值作为该评价指标的理想参考值;s43:重复步骤s42,直至得到所有评价指标的理想参考值,所有的评价指标的理想参考值组成理想参考序列,根据各个候选方案的各个评价指标的标准化得分值和理想参考序列计算灰色关联度系数,具体为:其中,γ(r
ip
,r
0,p
)表示第i个候选方案的第p个评价指标与理想参考序列的灰色关联系数,ε为预设置的分辨因子,δ
ip
为第i个候选方案的第p个评价指标的标准化得分值与理想参考序列中第p个评价指标的理想参考值之差的绝对值;s44:将所有的评价指标划分为经济性部分、动力性部分、可靠性部分和舒适性部分,基于模糊层次法分别计算各部分内部的评价指标之间的主观权重系数,基于熵权法计算各部分内部的评价指标之间的客观权重系数,根据各部分内部的评价指标之间的主观权重系数和客观权重系数,计算各部分内部的评价指标之间的权重系数;s45:将经济性部分、动力性部分、可靠性部分和舒适性部分视为四个特殊的评价指标,基于模糊层次法计算这四个部分之间的权重系数;s46:根据四个部分之间的权重系数和各部分内部的评价指标之间的权重系数,计算所有评价指标的综合权重系数;s47:根据灰色关联度系数和所有评价指标之间的综合权重系数,计算灰色关联度,并选取灰色关联度最大的候选方案作为最佳方案,灰色关联度的计算公式具体为:其中,ρ
i
为第i个候选方案与理想参考序列的灰色关联度,γ(r
ip
,r
0,p
)表示第i个候选方案的第p个评价指标与理想参考序列的灰色关联系数,w
target_index_rj
为部分r内部的第j个评价指标的综合权重系数,部分r为经济性部分、动力性部分、可靠性部分和舒适性部分中任一个部分,随着p值的变化,第j个评价指标也发生相应变化,以保证第j个评价指标与第p个评价指标相一致;s48:选取灰色关联度最大的候选方案为候选方案集中的最佳方案。8.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s5包括以下步骤:
s51:自初步优化构型库中选取一个初步优化构型作为待优化构型,随机初始化生成粒子群中各粒子的速度和初始位置,其中,粒子的不同位置表示构型参数不同取值的组合,将粒子群中各粒子的初始位置记为各粒子的个体最优位置,并分别生成各个粒子的个体最优位置集,所述个体最优位置集为空集;s52:获取各粒子的个体当前位置和各粒子的个体最优位置集,分别构建各粒子的粒子候选方案集,所述粒子候选方案集包括粒子的个体当前位置和粒子的个体最优位置集,分别使用候选方案集筛选模块对各粒子的粒子候选方案集进行筛选,将各粒子的个体最优位置更新为筛选结果;s53:获取各粒子的个体最优位置,在各粒子的个体最优位置集中添加各粒子的个体最优位置,并构建粒子群候选方案集,所述粒子群候选方案集包括各粒子的个体最优位置,使用候选方案集筛选模块对粒子群候选方案集进行筛选,将筛选结果作为群体最优位置;s54:根据群体最优位置和各粒子的个体最优位置,更新各粒子的速度和位置;s55:重复步骤s52,直至执行次数大于预设置的优化迭代次数阈值或群体最优位置达到稳定状态,所述群体最优位置达到稳定状态具体为在kp(kp≥2)次迭代中群体最优位置所代表的各个构型参数的变化误差均小于预设置的优化稳定阈值minp;s56:记录群体最优位置,将待优化构型的构型参数组合更新为群体最优位置所代表的构型参数组合,得到待优化构型的优化构型;s57:重复步骤s51,直至得到初步优化构型库中所有初步优化构型的优化构型。9.根据权利要求8所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s55中优化迭代次数阈值、kp和优化稳定阈值minp的取值是根据构型的复杂度、优化的精度需求所确定的。10.根据权利要求1所述的一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法,其特征在于,所述步骤s6包括以下步骤:s61:获取所有的优化构型,构建最终候选方案集,所述最终候选方案集包括所有的优化构型;s62:使用候选方案集筛选模块对最终候选方案集进行筛选,将筛选结果作为最优构型;s63:记录最优构型的构型方案和构型参数组合,所述构型方案包括部件连接关系、离合器安装位置。
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