具有模型预测控制的推进系统控制技术方案
【技术实现步骤摘要】
具有MPC的推进系统控制
本公开涉及具有发动机和变速器的机动车辆的推进系统的控制系统和方法，并且更具体地涉及使用多变量控制器的控制系统和方法。
技术介绍
机动车辆中的推进系统控制通常包括读取驾驶员和车辆输入，诸如加速器踏板位置、车辆传感器数据和扭矩请求，并将这些输入通信到发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)。ECM可以从驾驶员和车辆输入计算期望轴扭矩。然后期望轴扭矩可以通信给发动机和TCM。基于期望轴扭矩来控制发动机以产生实际的轴扭矩。同时，ECM根据期望轴扭矩和车速计算期望速度或齿轮比。然后将期望齿轮比通信到变速器。基于期望齿轮比来控制变速器以产生实际的齿轮比。实际轴扭矩和实际齿轮比限定了机动车辆的运行状况。虽然这种推进系统控制系统对于其预期目的是有用的，但是在本领域中存在改善的空间，其提供轴扭矩的动态控制以平衡性能和燃料经济性，特别是在具有无级变速器的推进系统中。已经开发了发动机控制系统来控制发动机输出扭矩以获得期望扭矩。然而，传统的发动机控制系统不能根据期望精确地控制发动机输出扭矩。
技术实现思路
本公开提供了通过使用模型预测控制来在优化燃料经济性...
【技术保护点】
一种用于控制机动车的推进系统的方法，其包括：基于第一可能命令值集来生成第一预测实际轴转矩及第一预测实际燃料消耗率，所述第一可能命令值集包括第一命令发动机输出转矩及第一命令传动比；基于第二可能命令值集来生成第二预测实际轴转矩及第二预测实际燃料消耗率，所述第二可能命令值集包括第二命令发动机输出转矩及第二命令传动比；基于第一预定加权值、第二预定加权值、所述第一预测实际轴转矩、所述第一预测实际燃料消耗率、所需轴转矩、所需发动机输出转矩、所需传动比及所需燃料消耗率来确定所述第一可能命令值集的第一成本。基于所述第一预定加权值、所述第二预定加权值、所述第二预测实际轴转矩、所述第二预测实际...
【技术特征摘要】
2016.06.16 US 15/184706;2017.02.07 US 15/4263061.一种用于控制机动车的推进系统的方法，其包括：基于第一可能命令值集来生成第一预测实际轴转矩及第一预测实际燃料消耗率，所述第一可能命令值集包括第一命令发动机输出转矩及第一命令传动比；基于第二可能命令值集来生成第二预测实际轴转矩及第二预测实际燃料消耗率，所述第二可能命令值集包括第二命令发动机输出转矩及第二命令传动比；基于第一预定加权值、第二预定加权值、所述第一预测实际轴转矩、所述第一预测实际燃料消耗率、所需轴转矩、所需发动机输出转矩、所需传动比及所需燃料消耗率来确定所述第一可能命令值集的第一成本。基于所述第一预定加权值、所述第二预定加权值、所述第二预测实际轴转矩、所述第二预测实际燃料消耗率、所述所需轴转矩、所述所需发动机输出转矩、所述所需传动比及所述所需燃料消耗率来确定所述第二可能命令值集的第二成本；基于所述第一成本和第二成本的较低者来选择所述第一及第二可能命令值集之一；基于所述选定的第一及第二可能命令值集之一来设置期望命令值；以及基于所述期望命令值中的至少一者来控制车辆参数。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：利用以下成本公式确定所述第一及第二成本：Cost＝∑(y(i|k)-yref)TQY(y(i|k)-yref)+(u(i|k)-uref)TQU(u(i|k)-uref)+Δu(i|k)TQΔuΔu(i|k)其中Te_a＝预测实际发动机数据转矩；FR_a＝预测实际燃料消耗率；Rat_a＝预测实际传动比；Ta_a＝预测实际轴转矩；Te_r＝所需发动机输出转矩；FR_r＝所需燃料消耗率；Rat_r＝所需传动比；Ta_r＝所需轴转矩；Te_c＝命令发动机输出转矩；Rat_c＝命令传动比；Qy＝所述第一预定加权值；Qu＝所述第二预定加权值；QΔu＝第三预定加权值；i＝指标值；k＝预测步骤；以及T＝转置向量。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：迭代应用所述成本公式求得多个可能命令值集的最低成本，所述多个可能命令值集包括所述第一及第二可能命令值集，所述方法进一步包括：从所述多个命令值中选择具有所述最低成本的所述多个可能命令值集，其中，具有所述最低成本的所述可能命令值集限定为所述第一及第二可能命令值集之一。4.根据权利要求2或3所述的方法，进一步包括：确定加速器踏板位置(PP)；确定发动机转速(RPM)；确定车速(V)；确定空燃比(AF)；基于所述加速器踏板位置(PP)及所述车速(V)来确定所述所需轴转矩(Ta_r)；基于所述所需轴转矩(Ta_r)、所述车速(V)、所述发动机转速(RPM)及所述空燃比(AF)来确定所述所需燃料消耗率(FR_r)；基于所述所需轴转矩(Ta_r)及所述车速(V)来确定所述所需传动比(Rat_r)；以及基于所述所需轴转矩(Ta_r)、所述述所需传动比(Rat_r)及主减速比(FD)来确定所述所需发动机输出转矩(Te_r)，所述方法进一步包括：利用以下公式集确定所述第一及第二预测实际轴转矩、所述第一及第二预测实际燃料消耗比：其中xk+1＝预测步骤k+1的状态变量；xk＝预测步骤k的状态变量；A＝第一状态矩阵；B＝第二状态矩阵；Te_ck＝预测步骤k命令的发动机输出转矩；Rat_ck＝预测步骤k命令的传动比；KKF＝卡尔曼滤波器增益；Te_ak＝预测步骤k的预测实际发动机输出转矩；FR_ak＝预测步骤k的预测实际燃料消耗率；Rat_ak＝预测步骤k的预测实际传动比；Ta_ak＝预测步骤k的预测轴转矩；Te_mk＝预测步骤k的测定发动机输出转矩；FR_mk＝预测步骤k的测定燃料消耗率；Rat_mk＝预测步骤k的测定传动比；Ta_mk＝预测步骤k的测定轴转矩；Ta_ak+1＝预测步骤k+1的预测实际轴转矩；FR_ak+1＝预测步骤k+1的预测实际燃料消耗率；以及C＝第三状态矩阵，其中，当基于Te_ck和Rat_ck的所述第一可能命令值集而生成时，Ta_ak+1和FR_ak+1分别等于所述第一预测实际轴转矩和所述第一预测实际燃料消耗率，当基于Te_ck和Rat_ck的所述第二可能命令值集而生成时，Ta_ak+1和FR_ak+1分别等于所述第二预测实际轴转矩和所述第二预测实际燃料消耗率。5.根据权利要求1或4所述的方法，进一步包括：利用以下成本公式确定所述第一及第二成本：Cost＝λa*(Ta_ak-Ta_r)2+λa*(Ta_ak+1-Ta_r)2+λa*(Ta_ak+2-Ta_r)2+λf*(FR_ak-FR_r)2+λf*(FR_ak+1-FR_r)2+λf*(FR_ak+2-FR_r)2+λe*(Te_ck-Te_r)2+λe*(Te_ck+1-Te_r)2+λr*(Rat_ck-Rat_r)2+λr*(Rat_ck+1-Rat_r)2+λΔr*(ΔRat_ck)2+λΔr*(ΔRat_ck+1)2+λΔe*(ΔTe_ck)2+λΔe*(ΔTe_ck+1)2其中λa＝所述第一预定加权值；Ta_ak＝预测步骤k的预测实际轴转矩；Ta_r＝所需轴转矩；Ta_ak+1＝预测步骤k+1的预测实际轴转矩；Ta_ak+2＝预测步骤k+2的预测实际轴转矩；λf＝所述第二预定加权值；FR_ak＝预测步骤k的预测实际燃料消耗率；FR_r＝所需燃料消耗率；FR_ak+1＝预测步骤k+1的预测实际燃料消耗率；FR_ak+2＝预测步骤k+2的预测实际燃料消耗率；λe＝第三预定加权值；Te_ck＝预测步骤k命令的发动机输出转矩；Te_r＝所需发动机输出转矩；Te_ck+1＝预测步骤k+1命令的发动机输出转矩；λr＝第四预定加权值；Rat_ck＝预测步骤k命令的传动比；Rat_r＝所需传动比；Rat_ck+1＝预测步骤k+1命令的传动比；λΔr＝第五预定加权值；ΔRat_ck＝预测步骤k命令的传动比的变化；ΔRat_ck+1＝预测步骤k+1命令的传动比的变化；λΔe＝第六预测加权值；ΔTe_ck＝预测步骤k命令的发动机输出转矩的变化；以及ΔTe_ck+1＝预测步骤k+1命令的发动机输出转矩的变化；其中，当基于Te_ck和Rat_ck的所述第一可能命令值集而生成时，Ta_ak+1和FR_ak+1分别等于所述第一预测实际轴转矩和所述第一预测实际燃料消耗率，当基于Te_ck和Rat_ck的所述第二可能命令值集而生成时，Ta_ak+1和FR_ak+1分别等于所述第二预测实际轴转矩和所述第二预测实际燃料消耗率。6.一种用于机动车的机动车推进控制系统，所述机动车推进控制系统包括：预测模块，其配置成基于第一可能命令值集生成第一预测实际轴转矩和第一预测实际燃料消耗率，所述第一可能命令值集包括第一命令发动机输出转矩和第一命令传动比，所述预测模块进一步配置成基于第二可能命令值集生成第二预测实际轴转矩和第二预测实际燃料消耗率，所述第二可能命令值集包括第二命令发动机输出转矩和第二命令传动比；成本模块，其配置成：基于第一预定加权值、第二预定加权值、所述第一预测实际轴转矩、所述第一预测实际燃料消耗率、所需轴转矩、所需发动机输...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·李维斯兹，C·E·惠特尼，K·C·王，D·贝尔纳迪尼，A·贝伯拉德，
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
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