一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法，涉及优化控制技术领域。本发明专利技术所设计的控制方法中，针对多目标的分级优化算法，优先满足了高原工况下发动机的散热能力，然后满足传动装置的散热能力，最后才对散热系统功率消耗进行优化。本发明专利技术在算法结构上保证了不同性能的优先级，非常适合解决多热源部件温度响应以及散热系统功率消耗(有明确优先级要求)的多目标优化问题。

A multi target classification optimization control method for the heat dissipation system of plateau armored vehicle

The invention relates to a multi target classification optimization control method for the heat dissipation system of a plateau armored vehicle, which relates to the field of optimal control technology. In the control method of the invention, aiming at multi-objective grading optimization algorithm, it first meets the heat dissipation capability of the engine under plateau conditions, and then meets the heat dissipation capability of the transmission device, and finally optimizes the power consumption of the cooling system. The invention guarantees priority of different performance on the algorithm structure, and is very suitable for solving multi-objective optimization problems of multi heat source components temperature response and heat dissipation system power consumption (having a clear priority request).

【技术实现步骤摘要】
一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法
本专利技术涉及优化控制
，具体涉及一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法。
技术介绍
高原装甲车辆散热系统多热源部件温度响应直接决定了高原工况下发动机的运行性能、传动装置的运行性能和系统功率消耗等多项性能。多热源部件温度响应优化和最优控制在本质上都属于优化问题，只是两者所处的层次和优化的变量有所不同。前者在稳态层次内主要解决多热源部件温度响应的优化问题；后者基于散热系统功率消耗反馈在动态层次内主要解决功率消耗的优化问题，它能够实现稳态层次内的最优状态，并且为瞬态层次内的部件控制提供依据。因此，如何设计一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法，成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何设计一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法，包括以下步骤：步骤1、根据海拔高度H、外界环境温度T、车速v、发动机转速ne以及输出轴扭矩τs完成系统散热计算得到发动机各热源部件冷却介质出口温度E(t)和传动装置各热源部件冷却介质出口温度G(t)，并得到满足各热源部件极限温度要求的系统驱动部件转速nd(f，p)的第一级可行域S1；其中f表示风扇，p代表水泵，nd(f，p)代表风扇和水泵的转速集合；步骤2、在可行域S1内进行搜索，计算第i个搜索项nd(fi，pi)对应的发动机冷却介质出口温度最优温度范围Ei_min(t)和Ei_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的发动机冷却介质出口温度Ei(t)是否能够满足发动机装置目标温控要求，如果Ei_min(t)≤Ei(t)≤Ei_max(t)，则将驱动部件转速nd(fi，pi)添加到第二级可行域S2；否则，淘汰该转速点；其中，i是集合S1里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤3、判断可行域S2是否有可行解，如果S2为空集合，此时在第一级可行域S1内对发动机冷却介质出口温度Ei(t)进行优化，得到发动机冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7；如果S2非空集，则转到步骤4；步骤4、在可行域S2内进行搜索，计算第j个搜索项nd(fj，pj)对应的传动装置冷却介质出口温度最优温度范围Gj_min(t)和Gj_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的传动装置冷却介质出口温度Gj(t)是否能够满足传动装置目标温控要求，如果Gj_min(t)≤Gj(t)≤Gj_max(t)，则将驱动部件转速nd(fj，pj)添加到第三级可行域S3；否则，淘汰此转速点；其中，j是集合S2里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤5、判断可行域S3是否有可行解，如果S3为空集合，此时在第二级可行域S2内对传动装置冷却介质出口温度Gj(t)进行优化，得到传动装置冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7；如果S3非空集，则转到步骤6；步骤6、在第三级可行域S3内对散热系统功率消耗P(f，p)进行优化，得到散热系统功率消耗最小的驱动部件转速nopt，并且转到步骤7；步骤7、将最优驱动部件转速nopt输出。优选地，步骤S1中，根据海拔高度H、外界环境温度T、车速v、发动机转速ne以及输出轴扭矩τs利用高原变海拔参数折算方法以及传热学散热器传热计算方法完成系统散热计算得到发动机各热源部件冷却介质出口温度E(t)和传动装置各热源部件冷却介质出口温度G(t)。优选地，步骤S1中，利用约束检测算法得到满足各热源部件极限温度要求的系统驱动部件转速nd(f，p)的第一级可行域S1。(三)有益效果本专利技术所设计的控制方法中，针对多目标的分级优化算法，优先满足了高原工况下发动机的散热能力，然后满足传动装置的散热能力，最后才对散热系统功率消耗进行优化。由于通常低海拔情况下，发动机热负荷和传动装置热负荷都不高，发动机散热能力和传动装置散热能力都有余量，因此可以对散热系统功率消耗进行优化。但是，当车辆在高海拔情况下行驶时，受制于海拔高度等外界环境条件约束，系统的散热能力可能无法满足需求，此时可以牺牲部分功率消耗来提高散热能力。此外，如果发动机散热能力不足，无法满足发动机的散热要求，此时发动机可以降部分功率运行并且牺牲散热系统功率消耗，满足整车的散热需求。可见，多目标分级优化在算法结构上保证了不同性能的优先级，非常适合解决多热源部件温度响应以及散热系统功率消耗(有明确优先级要求)的多目标优化问题。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示，本实施例中的机电复合传动功率分配分级优化控制方法，步骤如下：步骤1)、根据海拔高度H、外界环境温度T、车速v、发动机转速ne以及输出轴扭矩τs利用高原变海拔参数折算方法以及传热学散热器传热计算方法(均为现有算法)完成系统散热计算得到发动机各热源部件冷却介质出口温度E(t)和传动装置各热源部件冷却介质出口温度G(t)，利用约束检测算法(为现有算法)得到满足各热源部件极限温度要求的系统驱动部件转速nd(f，p)的第一级可行域S1；其中f表示风扇，p代表水泵，nd(f，p)代表风扇和水泵的转速集合；步骤2)、在可行域S1内进行搜索，计算第i个搜索项nd(fi，pi)对应的发动机冷却介质出口温度最优温度范围Ei_min(t)和Ei_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的发动机冷却介质出口温度Ei(t)是否能够满足发动机装置目标温控要求，如果Ei_min(t)≤Ei(t)≤Ei_max(t)，则说明驱动部件转速nd(fi，pi)满足发动机最优散热需求，将其添加到第二级可行域S2；否则，说明驱动部件转速nd(fi，pi)对应的散热能力不能满足发动机最优散热要求，则淘汰该转速点；其中，i是集合S1里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤3)、判断可行域S2是否有可行解，如果S2为空集合，说明所有驱动部件转速nd对应的散热能力都不能满足发动机最优散热要求，此时在第一级可行域S1内对发动机冷却介质出口温度Ei(t)进行优化，得到发动机冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7)；如果S2非空集，则转到步骤4)；步骤4)、在可行域S2内进行搜索，计算第j个搜索项nd(fj，pj)对应的传动装置冷却介质出口温度最优温度范围Gj_min(t)和Gj_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的传动装置冷却介质出口温度Gj(t)是否能够满足传动装置目标温控要求，如果Gj_min(t)≤Gj(t)≤Gj_max(t)，则说明驱动部件转速nd(fj，pj)满足传动装置最优散热需求，将其添加到第三级可行域S3；否则，说明驱动部件转速nd(fj，pj)对应的散热能力不能满足传动装置最优散热要求，则淘汰该转速点；其中，j是集合S2里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤5)、判断可行域S3是否有可行解，如果S3为空集合，说明所有驱动部件转速nd对应的散热能力都不能满足传动装置最优散热要求，此时在第二级可行域S2内对传动装置冷却介质出口温度Gj(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据海拔高度H、外界环境温度T、车速v、发动机转速ne以及输出轴扭矩τs完成系统散热计算得到发动机各热源部件冷却介质出口温度E(t)和传动装置各热源部件冷却介质出口温度G(t)，并得到满足各热源部件极限温度要求的系统驱动部件转速nd(f，p)的第一级可行域S1；其中f表示风扇，p代表水泵，nd(f，p)代表风扇和水泵的转速集合；步骤2、在可行域S1内进行搜索，计算第i个搜索项nd(fi，pi)对应的发动机冷却介质出口温度最优温度范围Ei_min(t)和Ei_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的发动机冷却介质出口温度Ei(t)是否能够满足发动机装置目标温控要求，如果Ei_min(t)≤Ei(t)≤Ei_max(t)，则将驱动部件转速nd(fi，pi)添加到第二级可行域S2；否则，淘汰该转速点；其中，i是集合S1里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤3、判断可行域S2是否有可行解，如果S2为空集合，此时在第一级可行域S1内对发动机冷却介质出口温度Ei(t)进行优化，得到发动机冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7；如果S2非空集，则转到步骤4；步骤4、在可行域S2内进行搜索，计算第j个搜索项nd(fj，pj)对应的传动装置冷却介质出口温度最优温度范围Gj_min(t)和Gj_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的传动装置冷却介质出口温度Gj(t)是否能够满足传动装置目标温控要求，如果Gj_min(t)≤Gj(t)≤Gj_max(t)，则将驱动部件转速nd(fj，pj)添加到第三级可行域S3；否则，淘汰此转速点；其中，j是集合S2里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤5、判断可行域S3是否有可行解，如果S3为空集合，此时在第二级可行域S2内对传动装置冷却介质出口温度Gj(t)进行优化，得到传动装置冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7；如果S3非空集，则转到步骤6；步骤6、在第三级可行域S3内对散热系统功率消耗P(f，p)进行优化，得到散热系统功率消耗最小的驱动部件转速nopt，并且转到步骤7；步骤7、将最优驱动部件转速nopt输出。...

【技术特征摘要】
1.一种高原装甲车辆散热系统多目标分级优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据海拔高度H、外界环境温度T、车速v、发动机转速ne以及输出轴扭矩τs完成系统散热计算得到发动机各热源部件冷却介质出口温度E(t)和传动装置各热源部件冷却介质出口温度G(t)，并得到满足各热源部件极限温度要求的系统驱动部件转速nd(f，p)的第一级可行域S1；其中f表示风扇，p代表水泵，nd(f，p)代表风扇和水泵的转速集合；步骤2、在可行域S1内进行搜索，计算第i个搜索项nd(fi，pi)对应的发动机冷却介质出口温度最优温度范围Ei_min(t)和Ei_max(t)，并且判断第i个搜索项对应的发动机冷却介质出口温度Ei(t)是否能够满足发动机装置目标温控要求，如果Ei_min(t)≤Ei(t)≤Ei_max(t)，则将驱动部件转速nd(fi，pi)添加到第二级可行域S2；否则，淘汰该转速点；其中，i是集合S1里的变量，即集合S1里的搜索项序号；步骤3、判断可行域S2是否有可行解，如果S2为空集合，此时在第一级可行域S1内对发动机冷却介质出口温度Ei(t)进行优化，得到发动机冷却介质出口温度最优的驱动部件转速nopt，并且直接转到步骤7；如果S2非空集，则转到步骤4；步骤4、在可行域S2内进行搜索，计算第j个搜索项nd(fj，pj)对应的传动装置冷却介质出口温度最优...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓霞，邵春鸣，王国柱，吴玉峰，李欣，杨德友，高佳瑜，杨立宁，钟凤磊，杨乃锋，李荣鹏，严明，隗立国，方文华，牛丹华，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11