基于深度强化学习的插电式混合动力汽车智能能量管理方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51705020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0502.传动与驱动
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Aiming at some basic problems in energy management of plug-in hybrid electric vehicle(PHEV): (1) the multi-source miscellaneous information from PHEV’s driving environment should be analyzed, and in order to extract feature from multi-source high-dimension information of driving cycle, a feature extraction method based on deep learning should be proposed, which will provide a foundation for the fusion of multi-source driving cycle information. (2) A redundant information culling algorithm for driving cycle’s characteristic states should be developed, and then an information fusion method for multi-source driving cycle information can be proposed. Based on deep neural network, a nonlinear mapping relationship between characteristic states of driving cycle and value of control actions can be constructed, which can provide support to mine the action mechanism of multi-source high-dimension driving cycle information on energy management effect. (3) An intelligent energy management strategy for PHEV based on deep reinforcement learning architecture can be constructed. A dynamic reward modification algorithm based on model and driving cycle states should be developed. Meanwhile, by constructing stable neural network objective functions, and selecting suitable stable training and learning methods for deep neural network, the self-training and self-learning of the energy management based on deep reinforcement learning can run stably and efficiently. The research results of this project have scientific significance in three aspects: revealing action mechanism of multi-source high-dimension driving cycle information on energy management effect, completing intelligent energy management theories for PHEV, and promoting the intelligent level of power system control.
针对插电式混合动力汽车智能能量管理的基础问题:(1)分析具有多源混杂特点的PHEV行驶环境信息,提出基于深度学习的多源高维行驶工况的特征提取方法,为实现多源工况信息融合奠定基础;(2)构建工况特征状态的冗余信息剔除算法,提出连续型工况状态表征的融合方法,建立基于深层神经网络的工况状态与控制动作价值间的非线性映射关系,为挖掘工况信息对强化学习能量管理效果的作用机理提供支撑。(3)建立基于深度强化学习算法的PHEV智能能量管理方法架构,构建基于模型和工况状态的强化学习动态奖励修正算法,同时,通过构建神经网络稳定性优化目标函数,提出深层神经网络的稳定性训练和学习方法,最终实现基于深度强化学习算法的最优能量管理策略高效稳定的自主训练和学习。项目研究成果对揭示PHEV多源高维工况状态和控制动作对能量管理效果的作用机理,完善PHEV智能能量管理理论,提升动力系统控制的智能化水平具有重要的科学意义。

结项摘要

面向插电式混合动力汽车节能化、绿色化发展,项目以深度学习和强化学习在 PHEV 智能能量管理上的应用为目标,针对新能源车辆的智能能量管理策略开展了系统的创新性研究:(1)构建工况特征状态的冗余信息剔除算法,提出连续型工况状态表征的融合方法,建立基于深层神经网络的工况状态与控制动作价值间的非线性映射关系,为挖掘工况信息对强化学习能量管理效果的作用机理提供支撑。(2)建立基于深度强化学习算法的PHEV智能能量管理方法架构,构建基于模型和工况状态的强化学习动态奖励修正算法,同时,通过构建神经网络稳定性优化目标函数实现控制能量管理去离散化。(3)针对动力系统各部件复杂耦合约束及动力电池长期规划带来的稀疏奖励问题,进一步优化基于深度强化学习的能量管理策略,避免局部最优与训练不安全。(4)开展环境交互复杂信息的能量管理研究,考虑车辆行驶与交通、电网外部环境交互,提出以面向系统能耗优化控制。项目研究成果对揭示PHEV多源高维工况状态和控制动作对能量管理效果的作用机理,完善PHEV智能能量管理理论,提升动力系统控制的智能化水平,对军民新能源汽车发展都具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rule-based energy management for dual-source electric buses extracted by wavelet transform
基于规则的小波变换提取的双源电动公交车能量管理
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2018.04.054
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Yan Mei;Li Menglin;He Hongwen;Peng Jiankun;Sun Chao
  • 通讯作者:
    Sun Chao
A Deep Reinforcement Learning Based Energy Management Framework with Lagrangian Relaxation for Plug-in Hybrid Electric Vehicle
基于深度强化学习的插电式混合动力汽车拉格朗日松弛能源管理框架
  • DOI:
    10.1109/tte.2020.3043239
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Transportation Electrification
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Zhang Hailong;Peng Jiankun;Tan Huachun;Dong Hanxuan;Ding fan
  • 通讯作者:
    Ding fan
Hybrid electric vehicle energy management with computer vision and deep reinforcement learning
采用计算机视觉和深度强化学习的混合动力电动汽车能源管理
  • DOI:
    10.1109/tii.2020.3015748
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Informatics
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Yong Wang;Huachun Tan;Yuankai Wu;Jiankun Peng
  • 通讯作者:
    Jiankun Peng
An Adaptive Online Prediction Method With Variable Prediction Horizon for Future Driving Cycle of the Vehicle
车辆未来行驶周期可变预测范围的自适应在线预测方法
  • DOI:
    10.1109/access.2018.2840536
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Li Yuecheng;He Hongwen;Peng Jiankun
  • 通讯作者:
    Peng Jiankun
Deep Reinforcement Learning-Based Energy Management for a Series Hybrid Electric Vehicle Enabled by History Cumulative Trip Information
基于深度强化学习的串联混合动力电动汽车能源管理,由历史累积行程信息实现
  • DOI:
    10.1109/tvt.2019.2926472
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Li, Yuecheng;He, Hongwen;Wang, Hong
  • 通讯作者:
    Wang, Hong

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基于整车横向动力学的汽车EPS仿真研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    冯能莲
电动助力转向系统集成建模及仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Journal of Hubei Automotive Industries Institute
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭剑坤;张小龙;冯能莲
  • 通讯作者:
    冯能莲

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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