用于提高计算效率的模型预测控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于提高计算效率的模型预测控制系统和方法。一种模型预测控制（MPC）模块实施多次迭代以基于转矩请求、发动机模型、表格矩阵和基解矩阵来确定发动机的一组当前目标值。每次迭代包括：确定基解矩阵是否呈非标准形式；当基解矩阵呈非标准形式时，基于非基本对的原始变量的第一输入位置来识别表格矩阵的第一列；当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的一个或更多个原始变量为负时，基于基本对的对偶变量的第二输入位置来识别表格矩阵的第一列；以及基于表格矩阵的第一列来选择性地更新基解矩阵。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年2月12日提交的美国临时申请号62/115,293的权益。上述申请的公开内容整体上通过引用并入本文中。本申请与美国专利申请号14/675,828相关，其在2015年4月1日提交，且要求2015年2月12日提交的美国临时申请号62/115,208的权益。上述申请的公开内容整体上通过引用并入本文中。
本公开涉及内燃发动机，且更确切地涉及用于车辆的发动机控制系统和方法。
技术介绍
此处提供的背景描述是出于大体呈现本公开的背景的目的。目前指定的专利技术人的工作（在于此背景部分中所描述的范围内）以及在申请时可能不被确定为现有技术的描述的方面既不明确地也不隐含地被认为是对抗本公开的现有技术。内燃发动机在气缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，从而产生驱动转矩。经由节流阀来调节进入发动机中的气流。更确切地，节流阀调节节流面积，从而增加或减少进入发动机中的气流。当节流面积增大时，进入发动机中的气流增加。燃料控制系统调节喷射燃料的速率，以将所需的空气/燃料混合物提供到气缸和/或达到所需的转矩输出。增加提供到气缸的空气与燃料的量使发动机的转矩输出增大。在火花点火发动机中，火花开始提供到气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，气缸中的压缩燃烧提供到气缸的空气/燃料混合物。火花定时和气流可以是用于调节火花点火发动机的转矩输出的主要机构，而燃料流可以是用于调节压缩点火发动机的转矩输出的主要机构。已开发了发动机控制系统来控制发动机输出转矩以达到所需的转矩。然而，传统的发动机控制系统并不如所需要的那么准确地来控制发动机输出转矩。另外，传统的发动机控制系统并未提供快速响应来控制信号或在影响发动机输出转矩的各种装置当中协调发动机转矩控制。
技术实现思路
在一个特征中，公开了车辆的发动机控制系统。转矩请求模块基于驾驶员输入产生火花点火发动机的第一转矩请求。转矩转换模块将第一转矩请求转换成第二转矩请求。模型预测控制（MPC）模块实施多次迭代以基于第二转矩请求、发动机模型、表格矩阵和基解矩阵来确定一组当前目标值。每次迭代包括MPC模块：确定基解矩阵：呈包括原始变量和对偶变量的非基本对的非标准形式；还是呈包括原始变量和对偶变量的基本对的标准形式；当基解矩阵呈非标准形式时，基于非基本对的原始变量的第一输入位置来识别表格矩阵的第一列；当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的一个或更多个原始变量为负时，基于基本对的对偶变量的第二输入位置来识别表格矩阵的第一列；以及基于表格矩阵的第一列来选择性地更新基解矩阵。致动器模块基于一组当前目标值中的第一者来控制发动机致动器。在另外的特征中，当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，MPC模块基于基解矩阵的输入来确定一组当前目标值。在另外的特征中，当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，MPC模块基于基解矩阵的输入来确定一组当前目标值。在另外的特征中，当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，MPC模块：基于基解矩阵的输入来分别确定目标值的变化；以及通过分别将所述变化与上一组目标值相加来确定一组当前目标值。在另外的特征中，当基解矩阵呈标准形式时，MPC模块基于与绝对值最大的负原始变量成对的对偶变量的第三输入位置来识别表格矩阵的第一列。在另外的特征中，MPC模块基于以下两者之间的比值来选择性地更新基解矩阵：基解矩阵的对偶变量和基解矩阵的原始变量中的一者；以及表格矩阵的相对应的输入。在另外的特征中，对于基解矩阵的每个对偶变量和原始变量，MPC模块：确定基解矩阵的所述输入和表格矩阵的相对应的输入之间的比值；识别所述比值中的正的且最小的一个；以及基于表格矩阵的相对应的输入的输入位置来选择性地更新基解矩阵。在另外的特征中，当所述比值中没有一个为正时，MPC模块指示已发生故障。在另外的特征中，MPC模块对于等于0的预定加权值不执行矩阵输入的矩阵相乘。在另外的特征中，升压致动器模块基于一组当前目标值中的第二者来控制涡轮增压器的废气门的开度；排气再循环（EGR）致动器模块基于一组当前目标值中的第三者来控制EGR阀的开度；且移相器致动器模块分别基于一组当前目标值中的第四者和第五者来控制进气阀定相和排气阀定相。致动器模块基于一组当前目标值中的所述一者来控制节流阀的开度。在一个特征中，公开了一种车辆的发动机控制方法。所述发动机控制方法包括：基于驾驶员输入产生火花点火发动机的第一转矩请求；将第一转矩请求转换成第二转矩请求；使用模型预测控制（MPC）模块，所述MPC模块实施多次迭代以基于第二转矩请求、发动机模型、表格矩阵和基解矩阵来确定一组当前目标值，每个迭代包括：确定基解矩阵：呈包括原始变量和对偶变量的非基本对的非标准形式；还是呈包括原始变量和对偶变量的基本对的标准形式；当基解矩阵呈非标准形式时，基于非基本对的原始变量的第一输入位置来识别表格矩阵的第一列；当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的一个或更多个原始变量为负时，基于基本对的对偶变量的第二输入位置来识别表格矩阵的第一列；以及基于表格矩阵的第一列来选择性地更新基解矩阵。所述发动机控制方法还包括：基于一组当前目标值中的第一者来控制发动机致动器。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，基于基解矩阵的输入来确定一组当前目标值。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，基于基解矩阵的输入来确定一组当前目标值。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：当基解矩阵呈标准形式且基解矩阵的所有原始变量为正时，分别基于基解矩阵的输入来确定目标值的变化；以及通过分别将所述变化与上一组目标值相加来确定一组当前目标值。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：当基解矩阵呈标准形式时，基于与绝对值最大的负原始变量成对的对偶变量的第三输入位置来识别表格矩阵的第一列。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：基于以下各者之间的比值来选择性地更新基解矩阵：基解矩阵的对偶变量和基解矩阵的原始变量中的一者；以及表格矩阵的相对应的输入。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括，对于基解矩阵的每个对偶变量和原始变量：确定基解矩阵的所述输入和表格矩阵的相对应的输入之间的比值；识别所述比值中的正的且最小的一个；以及基于表格矩阵的相对应的输入的输入位置来选择性地更新基解矩阵。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：当所述比值中没有一个为正时，指示已发生故障。在另外的特征中，所述发动机控制方法进一步包括：对于等于0的预定加权值不执行矩阵输入的矩阵相乘。在另外的特征方面中，所述发动机控制方法进一步包括：基于所述一组当前目标值中的第二者来控制涡轮增压器的废气门的开度；基于所述一组当前目标值中的第三者来控制排气再循环（EGR）致动器阀的开度；以及分别基于所述一组当前目标值中的第四者和第五者来控制进气阀定相和排气阀定相。根据本公开，其还存在以下技术方案：1. 一种用于车辆的发动机控制系统，其包括：转矩请求模块，其基于驾驶员输入产生火花点火发动机的第一转矩请求；转矩转换模块，其将所述第一转矩请求转换成第二转矩请求；模型预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的发动机控制系统，其包括：转矩请求模块，其基于驾驶员输入产生火花点火发动机的第一转矩请求；转矩转换模块，其将所述第一转矩请求转换成第二转矩请求；模型预测控制（MPC）模块，其实施多次迭代以基于所述第二转矩请求、所述发动机的模型、表格矩阵和基解矩阵来确定一组当前目标值，其中，在每次迭代中，所述MPC模块：确定所述基解矩阵：呈包括原始变量和对偶变量的非基本对的非标准形式；还是呈包括原始变量和对偶变量的基本对的标准形式；当所述基解矩阵呈非标准形式时，基于所述非基本对的所述原始变量的第一输入位置来识别所述表格矩阵的第一列；当所述基解矩阵呈标准形式且所述基解矩阵的一个或更多个原始变量为负时，基于所述基本对的对偶变量的第二输入位置来识别所述表格矩阵的所述第一列；以及基于所述表格矩阵的所述第一列来选择性地更新所述基解矩阵；以及致动器模块，其基于所述一组当前目标值中的第一者来控制发动机致动器。

【技术特征摘要】
2015.02.12 US 62/115293;2015.04.01 US 14/6758601.一种用于车辆的发动机控制系统，其包括：转矩请求模块，其基于驾驶员输入产生火花点火发动机的第一转矩请求；转矩转换模块，其将所述第一转矩请求转换成第二转矩请求；模型预测控制（MPC）模块，其实施多次迭代以基于所述第二转矩请求、所述发动机的模型、表格矩阵和基解矩阵来确定一组当前目标值，其中，在每次迭代中，所述MPC模块：确定所述基解矩阵：呈包括原始变量和对偶变量的非基本对的非标准形式；还是呈包括原始变量和对偶变量的基本对的标准形式；当所述基解矩阵呈非标准形式时，基于所述非基本对的所述原始变量的第一输入位置来识别所述表格矩阵的第一列；当所述基解矩阵呈标准形式且所述基解矩阵的一个或更多个原始变量为负时，基于所述基本对的对偶变量的第二输入位置来识别所述表格矩阵的所述第一列；以及基于所述表格矩阵的所述第一列来选择性地更新所述基解矩阵；以及致动器模块，其基于所述一组当前目标值中的第一者来控制发动机致动器。2.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，当所述基解矩阵呈标准形式且所述基解矩阵的所有原始变量为正时，所述MPC模块基于所述基解矩阵的输入来确定所述一组当前目标值。3.根据权利要求2所述的发动机控制系统，其中，当所述基解矩阵呈标准形式且所述基解矩阵的所有原始变量为正时，所述MPC模块基于所述基解矩阵的输入来确定所述一组当前目标值。4.根据权利要求3所述的发动机控制系统，其中，当所述基解矩阵呈标准形式且所述基解矩阵的所有原始变量为正时，所述MPC模块：基于所述基解矩阵的输入来分别确定所述目标值的变化；以及通过分别将所述变化与上一组目标值相加来确定所述一组当前目标值。5.根据权利要求1所述的发动机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：R龙，N金，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US