Control supervisor optimo de vehiculos electricos hibridos en tiempo real

Abstract

En este trabajo de tesis se desarrollan algoritmos de control supervisor para vehículoseléctricos híbridos (VEH) que minimizan el consumo de combustible y son aplicables entiempo real. En otras palabras se generan las funciones de referencia de potencia que debenentregar cada una de las fuentes de energía a bordo del vehículo, el motor de combustióny las baterías, de manera de minimizar el consumo de combustible durante el recorridode un trayecto El trabajo se basa en el planteo de un problema de control óptimo con restriccionesen el control y en la variable de estado que es resuelto usando el principio del Máximo dePontryagin(PMP) El modelo se basa fuertemente en los requerimientos de potencia por parte del con-ductor, que se impone sean satisfechos en todo momento. La dificultad del problema decontrol radica en que si bien se busca determinar el control en cada instante con el cono-cimiento de la potencia requerida hasta ese instante (problema puntual), el objetivo es denaturaleza global, ya que se trata de reducir el consumo en un trayecto, desconociéndoseen el instante los requerimientos de potencia a futuro en el resto del trayecto Puede verse que en la formulación de la solución basada en el PMP, el estado adjuntorepresenta un peso con el que se penaliza instantáneamente el uso de energía de lasbaterías, para transformarlo en un equivalente de consumo de combustible. De esta forma,el problema de minimización global, se convierte en un problema de minimización localpor lo que el conocimiento del valor del estado adjunto en cada instante permite el diseñode algoritmos aplicables en tiempo real En esta tesis mostramos cómo obtener la evolución del estado adjunto con algunassuposiciones sobre las funciones de rendimiento y con conocimiento previo de potenciarequerida en el trayecto, tanto para el caso en que las restricciones de estado no devienenactivas como en el caso en que sí lo hacen. Se muestra que, para el modelo considerado,el estado adjunto resulta continuo y se describe su evolución en el intervalo en que larestricción de estado deviene activa, lo que determina su comportamiento fuera del mismo Las soluciones son obtenidas mediante la formulación de las condiciones de optima-lidad y la resolución de las mismas mediante una versátil herramienta de software parala resolución de valores de contorno (PASVA4), que, entre otras facilidades, maneja dis-continuidades en el lado derecho de las ecuaciones diferenciales y también en la solucióny permite estimar parámetros adicionales mediante el agregado de condiciones de bordemultipuntuales En base a las soluciones de los problemas anteriores, se diseñan algoritmos aplicablesen tiempo real. Unos se basan en el uso del "factor de consumo equivalente" calculado enbase a los requerimientos de potencia de un intervalo inmediato anterior. Otros consistenen usar la solución del problema de control con horizonte finito, mediante las prediccionesde los requerimientos de potencia en un intervalo futuro breve, en un esquema de controlpredictivo.