融合工况特征的燃料电池汽车强化学习能量管理策略研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwy1234
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
燃料电池汽车(Fuel Cell Hybrid Vehicle,FCHV)凭借环保、高效、低噪声等特点,得到国家的大力支持和推广。但FCHV应用于城市公交时面临着客流量多变、交通拥堵、频繁启停等复杂工况,导致其经济性和耐久性较差。因此,本文通过解析工况特征,分析工况聚类方法,结合强化学习的寻优能力,提出可在线应用于燃料电池公交客车的融合工况特征的强化学习能量管理策略(Energy Management Strategy,EMS),主要研究内容如下:首先,建立FCHV纵向动力学模型,并实施基于规则和动态规划(Dynamic Programming,DP)的EMS作为能量管理参考模型。同时,设计了考虑蓄电池SOC、等效氢气消耗量、燃料电池功率变化率的多目标离散型强化学习(Qlearning、Sarsa)EMS,仿真表明该策略在中国城市公交工况(Chine City Bus Cycle,CCBC)工况下燃料电池高效区间占比达83.2%,氢气消耗量相比较于规则策略降低了5.56%。其次,收集整理22种适用于公交客车的驾驶工况并计算28个特征参数,同时,结合特征参数分析驾驶工况对汽车驾驶性能的影响,采用主成分分析和k值聚类,将驾驶工况聚类为经济型、动力型和耐久型工况。此外,设计基于BP神经网络的工况识别器,以24676个短工况为数据库,选择96%的数据进行训练,4%的数据用于测试,工况识别准确率达93.2%。进一步考虑到剩余里程对EMS优化设计的影响,通过GPS/GIS实时获取车辆位置并计算工况的剩余里程。然后,分析了离散型强化学习对高维度状态进行精细化描述的局限性,设计基于Deep Q-learning(DQL)、Double DQL(DDQL)的状态连续型强化学习EMS,采用深度神经网络对价值函数进行拟合逼近,实现离散Q值表格的状态连续化。考虑到DQL、DDQL等算法的离散输出动作设计受主观因素影响大,提出基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的EMS,相比较于DQL、DDQL算法,DDPG可实现状态-动作连续化,提升策略灵活性。最后,结合工况类别和剩余里程提出融合工况特征的强化学习EMS,并应用于未训练工况。仿真表明,在3×WVUCITY工况下,融合工况特征的强化学习EMS经济性高达DP的94.8%,动力性和耐久性也得到提升。为验证强化学习EMS在硬件中进行在线应用的可行性,设计了基于DSP的硬件在环实验,实验结果表明,强化学习EMS在训练工况和陌生工况下均表现出良好适应性。
其他文献
光是人们感知环境的重要媒介。对于传统的成像系统,当被观测物与探测器之间不存在障碍物时,系统可以实现直接成像;当被观测物与探测器之间存在障碍物时(如:烟雾、毛玻璃、生物组织等),传统成像系统将不再适用,这是由于光子通过这些障碍物时在内部发生相互作用后改变了原来的传播方向,使得光波出射后丢失了大量的光场信息,这也成为光学成像领域亟待解决的重要问题。针对这一难题,近年来已经提出了自适应光学、全息成像、波
学位
燃料电池汽车在使用过程中不产生污染性气体,是在当前全球空气污染和石油资源紧张背景下传统燃油汽车向新能源汽车转型的理想方向之一。燃料电池汽车能量管理策略的制定是一项必要工作,其控制效果的好坏与车辆的动力性和经济性等指标密切相关。本文以一款搭载燃料电池和锂电池组混合动力系统的插电式燃料电池汽车为研究对象,开展对其能量管理策略制定的研究,在满足整车动力性能要求的基础上对燃料电池汽车的氢耗和锂电池的衰退进
学位
飞行器机载设备日益增加的精密等级和其长期所处的恶劣服役环境形成不可调和的矛盾,也为其减振器的设计带来挑战。由丝状金属母材绕制冲压而成的金属橡胶不仅拥有媲美高分子橡胶材料的弹性和阻尼迟滞特性,还具有更佳的耐辐照、抗老化和高低温性能,为飞行器机载设备的减隔振难题提供了新的解决方案。采用超弹性NiTi合金丝制备金属橡胶,在原有的线匝干摩擦耗能机制上叠加NiTi合金的阻尼效应,理论上可进一步提升金属橡胶制
学位
导航规划模块作为无人车的“大脑”,在无人驾驶软件系统中起着承上启下的作用,也是无人车完成复杂任务的关键。如何使无人车在复杂环境中快速规划出一条最优且安全的路径并进行准确地跟踪控制一直是学术界和工业界的研究热点。本文在考虑无人车运动学约束、安全避障性能的基础上对无人车的路径规划、路径简化、路径平滑以及轨迹跟踪控制算法进行研究,提出了基于梯度的前向蚁群算法和符合非完整运动学约束的动态窗口法,并依据纯追
学位
本文以微米氧化铝、γ相-纳米氧化铝和石墨烯为主要填料制备一种摩擦制动材料。通过真密度试验、热重试验、纳米压痕硬度、洛氏和维氏硬度、冲击强度试验、宏观摩擦磨损试验和微米划痕技术等手段,研究了不同配比的微/纳米氧化铝以及添加4层石墨烯和8层石墨烯对摩擦材料力学性能的影响,并探讨了温度的变化对摩擦材料的摩擦磨损性能的影响。此外,通过对比摩擦材料的宏观和微观力学和摩擦学性能,评价不同尺度下摩擦材料的性能表
学位
传动燃油汽车的劣势近年来突显的愈加明显,电动汽车的优势开始逐步显现,市场对新能源市场的投资也逐步加大,但电动汽车相比于传统汽车仍然存在有待提高的领域。以电为动力为电动汽车的控制带来了很多优势,比如能耗优化控制、换挡控制、电机转矩控制等。这为电动汽车奠定了新的发展方向。本文的研究对象为一款装备有离合器与四挡变速器的双电机(Dual-Motor,DM)纯电动汽车(Electric vehicle,EV
学位
金属橡胶作为一种弹性多孔阻尼材料,因其空间金属丝相互勾连的独特结构而具有类似橡胶制品的高阻尼性能,在高温、低温及腐蚀等复杂环境中具有较强的适应性。金属橡胶与致密金属构成的夹层结构,既具有多孔材料的轻质、高阻尼减振和高能量吸收等特性,也兼具致密金属的高强度、性能连续和受力均匀的优良性能。但金属橡胶夹芯结构连接工艺和界面性能的研究不明确,严重阻碍了金属橡胶夹芯结构的实际应用。据此,本文根据金属橡胶材料
学位
航空飞行器在工作时除了机身会受到雷击以及各种外力之外,飞行器内部的机载设备和机身系统常常受到高温高压、电磁干扰、振动与冲击等外部环境因素的影响,从而导致事故频频发生。由此可见,飞行器的材料和结构需要一定的减振及导电能力,而许多复合材料或各类夹层结构并不具备这些特性。据此,本文设计了一种具有双螺旋结构的铜-钢丝复合金属橡胶。它既具备类似橡胶的高阻尼、高弹性,又保留了金属优异的导电特性,能在一定程度上
学位
路径规划作为汽车自动驾驶的核心技术之一,其接收感知层的信息,规划出安全、平滑的可行路径,发送到追踪控制模块,是避免无人驾驶汽车与周围环境的参与者发生碰撞,实现车辆安全行驶的重要保障。为实现在限定区域典型场景下车辆的自动驾驶,本文对局部路径规划的实时性、安全性以及曲率的平滑性等问题进行研究,主要内容包括:1.针对非结构化道路场景,提出一种改进混合A*局部路径规划算法。为了提高算法的实时性,使用长短运
学位
近年来,非光滑动力系统广泛应用于机械工程、航空航天、土木工程、交通能源等工程领域,因此非光滑动力系统成为了力学、工程学等学科的研究热点.而Filippov系统是一类特殊的Liénard系统,与光滑系统相比能够出现更复杂的动力学行为.因此本文将对一类具有对称性的Filippov系统进行全局动力学研究.1.对于多项式Filippov系统x+(α+βx2)x+ηx+θsgn(x)=0,将其转化为平面系统
学位