基于随机动态规划的混合动力履带车辆双侧驱动与能量管理协调控制及优化

控制及优化是车辆复杂混合动力系统的关键技术之一，特别是采用双电机分别驱动两侧主动轮的混合动力履带车辆。该类车辆中，双侧驱动动力学控制与能量管理策略相互耦合，必须对二者进行协调以获得全局的最优或次优的控制目标。本项目引入随机动态规划方法对混合动力履带车辆双侧驱动动力学与能量管理的协调控制及优化展开研究，包括1）发动机-发电机组、动力电池组与双侧电机驱动系统电功率耦合特性；2）双侧电机驱动与能量管理协调控制特性；3）基于随机动态规划的双侧驱动与能量管理协调控制及优化，旨在揭示双电机驱动混合动力履带车辆动力学控制与能量管理相互作用与约束规律，探索应用随机动态规划理论开展动力学与能量管理协调控制优化问题，阐明强动力学约束条件下车辆复杂混合动力系统控制及优化机制及方法，为复杂混合动力系统控制及优化提供新思路。

本项目以双电机独立驱动的混合动力履带车辆为研究对象和应用背景，重点从优化控制理论角度对双电机独立驱动履带车辆混合动力动态特点及系统控制设计开展研究，主要解决双电机独立驱动与混合动力能量管理协调控制问题。项目重点研究了履带车辆混合动力驱动系统电耦合瞬态模型、最优化控制设计方法以及混合驱动系统参数与控制协同优化设计，并完成其应用验证。研究结果表明，最优控制理论能够指导混合动力驱动系统控制优化设计。其中确定性动态规划利用从系统离散状态方程入手，利用贝尔曼最优性原理完成混合动力驱动系统最优控制求解。而由于随机动态规划引入车辆功率需求的随机性，因此基于该理论开展混合动力优化控制具备统计学上最优效果。庞特里亚金极小值原理从系统解析分析角度来获得最优控制的必要条件，该方法能大幅降低计算量，提高系统设计效率。混合驱动系统参数与控制协同优化能从系统角度揭示系统特性与控制的相互关系，对获得最优的混合动力系统及其控制具有重要意义。本项目为混合动力驱动系统及其控制优化设计提供理论基础和新的参考。