طراحي استراتژي كنترل بهينه آنلاين براي اتوبوس هيبريد هيدروليك

Design of the Online Optimal Control Strategy for a Hydraulic Hybrid Bus

در اين مقاله، طراحی يك استراتژی كنترل بهينه برای سيستم قوای محركه‌ی اتوبوس هيبريد هيدروليك موازی ارائه شده‌است. اين سيستم شامل يك موتور احتراق‌داخلی به‌عنوان مؤلفه‌ی اول توليد قدرت و يك پمپ-موتور هيدروليكی به‌عنوان مؤلفه‌ی دوم می‌باشد.. طراحی يك استراتژی كنترل مناسب برای سيستم‌های قوای محركه هيبريد، بسيار تابع روند تغييرات سرعت در سيكل رانندگی است. اين تابعيت تاحدی است كه روند تغييرات سرعت سيكل‌ رانندگی در زمان‌های آتی سيكل نيز روی تصميم كنترلی در هر گام تأثير دارد. در اينجا برای طراحی استراتژی كنترل بهينه متناظر با سيكل‌ رانندگی از يك الگوريتم برنامه‌ريزی ديناميكی استفاده شده‌است. ايراد استفاده از روش برنامه‌ريزی ديناميكی نيازمندی آن به اطلاعات آينده سيكل رانندگی جهت پياده‌سازی است. با طراحی يك استراتژی كنترل هوشمند كه دارای واحدی جهت شناسايی و پيش‌بينی سيكل رانندگی است، اين مشكل قابل رفع می‌باشد. يك شيوه مناسب جهت طراحی استراتژی كنترل هوشمند، استفاده از مدل آنلاين استراتژی‌های كنترلی بهينه متناظر با چندين سيكل رانندگی استاندارد در بازه‌های زمانی مختلف از يك سيكل رانندگی خاص است. در اين مقاله، يك مجموعه‌‌مدل شامل تعدادی شبكه‌ی عصبی با هدف مدل‌سازی آنلاين استراتژی‌های كنترلی بهينه بكار رفته‌است. به‌منظور بررسی عملكرد طراحی ارائه‌شده، نتايج شبيه‌سازی مدل اتوبوس هيبريد هيدروليك با دو استراتژی كنترل قانون‌مند و بهينه برای چهار سيكل رانندگی استاندارد مقايسه شده‌است. مشاهده می‌شود كه استفاده از استراتژی كنترل بهينه به‌مقدار چشمگيری مصرف سوخت اتوبوس را كاهش داده‌است.

In this paper, design of an optimal control strategy for the powertrain of a parallel hydraulic hybrid bus is proposed. The powertrain includes an internal combustion engine as the first power generation source and a hydraulic pump/motor as the second one. Design procedure of a proper control strategy for the hybrid powertrains is extremely dependent on the speed trend of the driving cycle. This functionality is such that the control decision is affected by the future trend of the driving cycle speed, too. Here, a dynamic programming algorithm is used for generating the optimal control strategy in a special driving cycle. The disadvantage of the designed control strategy is that it is fully dependent to the future information of the driving cycle. This problem would be eliminated by using an intelligent control strategy. The control strategies including an identification unit for the driving cycle are named as the intelligent. An appropriate method to design the intelligent control strategy is using the online models of the optimal control strategies for some standard driving cycles in different time periods of a special driving cycle. In this paper, a set of models contains several neural networks is applied to generate the online models of the pre-developed optimal control strategies. The generated models are used as the online optimal control strategies on the hydraulic hybrid bus. Finally, the results of the bus simulation using the online optimal control strategy and a rule-based one are compared for assessment of the proposed design. It can be seen that the fuel consumption of the bus is reduced by using the online optimal control strategy.