30195

مدل سازي كنترلي و استراتژي هوشمند مديريت انرژي جهت به كارگيري در سيستم‌ هاي حمل و نقل هيبريدي پيل‌سوختي- باتري- ابرخازن

دكتري

مهندسي كنترل و علائم

1398

1402/7/9

دكتر سيد محمد موسوي

راه آهن

خيراً استفاده از انرژي هاي پاك و تجديدپذير به‌سرعت در حال افزايش است. به همين دليل تحقيقات درباره وسايل نقليه نيز بر روي استفاده از انرژي هاي پاك و تجديدپذير، باهدف كاهش آلايندگي و گرم‌شدن زمين متمركز شده است. در وسايل نقلية هيبريدي به طور هم‌زمان از دو يا چند منبع انرژي جهت تأمين توان و كشش خودروها استفاده مي شود. به‌عنوان‌مثال يك خودروي هيبريدي مي تواند شامل باتري، ابرخازن و پيل هاي سوختي به‌عنوان تأمين‌كننده توان حركتي باشد. درنتيجه براي به‌كارگيري هم‌زمان منابع انرژي با چالش هايي وجود دارد، نظير طراحي سيستم مديريت انرژي، پياده سازي سيستم كنترلي پايدار، بررسي صحت معادلات ديناميكي و همچنين مقابله با نويز و ريپل. به طور خلاصه، در اين رساله ابتدا به بررسي معادلات ديناميكي سيستم هيبريدي شامل پيل سوختي، باتري و خازن پرداخته خواهد شد. سپس جهت تأمين توان درخواستي وسيله نقليه از يك الگوريتم هوشمند مبتني بر الگوريتم فازي نوع دوم استفاده مي شود تا تقسيم توان مصرفي بين منابع انرژي پيل سوختي، باتري و خازن به طور مؤثري انجام گيرد. همچنين يك كنترل كننده يكپارچه بر اساس روش كنترل فازي-تطبيقي مبتني بر رويتگر براي آن طراحي مي شود، بطوريكه ضمن مقابله با نويز و عدم‌قطعيت‌ها مي تواند توان مدنظر سيستم مديريت انرژي را فراهم كند. روش هاي به كارگرفته شده در اين رساله باهدف مديريت بهينه توان، كاهش هزينه ها و همچنين افزايش طول عمر سيستم هيبريدي وسيله نقليه صورت مي گيرد. درنهايت براي بررسي كارايي روش پيشنهادي، در شبيه سازي ها از مدل يك ترامواي هيبريدي استفاده مي شود. نتايج حاصل از شبيه سازي نشان‌دهنده عملكرد مناسب تراموا است. توان درخواستي به‌خوبي تأمين مي شود، تراموا پايدار است و به‌خوبي كنترل خواهد شد، همچنين ولتاژ خروجي سيستم هيبريدي به طور مناسبي تنظيم مي شود

1402/08/30

Control modeling and intelligent energy management strategy for fuel cell-battery-supercapacitor hybrid vehicles

9/30/2024 12:00:00 AM

Recently, the use of clean and renewable energies has been rapidly increasing. For this reason, vehicle research is also focused on using clean and renewable fuels to reduce emissions and global warming. In hybrid vehicles, two or more energy sources are used simultaneously to provide the power and traction of cars. For example, a hybrid vehicle can include a battery, supercapacitor, and fuel cells as a power supply. As a result, there are challenges in using energy sources, such as designing an energy management system, implementing a stable control system, the correctness of the dynamic equations, and dealing with noise and ripple. First, in this thesis, the dynamic equations of the hybrid system, including fuel cell, battery, and supercapacitor, will be reviewed. Then, to supply the requested power of the vehicle, an intelligent algorithm based on the type-2 fuzzy algorithm is used to effectively divide the requested power between the fuel cell, battery, and supercapacitor energy sources. Also, an observer-based adaptive fuzzy control method is designed for the hybrid vehicle so that it can provide the desired power of the energy management system while dealing with noise and uncertainties. The methods employed in this thesis are carried out to optimally supply the requested power, reduce costs, and increase the lifespan of the vehicle's hybrid system. Finally, to show the effectiveness of the proposed method, a hybrid tramway model is used in the simulations. The results of the simulation illustrate the proper performance of the tram. The requested power is well-supplied, the tram is stable and well-controlled, and the output voltage of the hybrid system is adjusted correctly.

سيستم هيبريدي , سيستم مديريت انرژي , كنترل فازي تطبيقي , كنترل مبتني بر رويتگر , فازي نوع دوم

Hybrid systems , Energy management system , Adaptive fuzzy control , Observer based control , Type-2 fuzzy

Hesam Fallah Ghavidel

Seyed Mohammad Mousavi Gazafroudi