一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略制造技术

本文公开了一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略，包括：根据传动系统运动学原理，建立CVT动态方程及状态空间表达式；以整车综合传动效率最高为优化目标，发动机扭矩和夹紧力为具体优化对象，设计了联合控制器；考虑执行器在优化过程中的约束，通过在线滚动求解优化问题得到最优控制输入序列。

A comprehensive optimal control strategy of CVT Based on model predictive control

【技术实现步骤摘要】
一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略
本专利技术涉及变速器控制领域，具体涉及一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略。
技术介绍
近年来，随着社会经济的不断发展和人们生活水平的提高，汽车的数量也在逐渐增加。汽车虽然方便了人们的日常出行，但尾气排放严重影响空气质量，进一步加剧了环境污染。因此，提高车辆传动效率和燃油经济性对改善空气质量起着至关重要的作用。在以往的众多研究中，为了提高车辆的燃油经济性，只对发动机效率进行优化，忽略了传动效率对车辆油耗的影响，未能达到最佳优化结果。因此，为了达到最佳的优化效果，需要综合考虑发动机和变速器的最优效率，即整车传动系统的综合效率最优。CVT作为一种汽车自动变速器，以其卓越的平顺性和良好的燃油经济性而受到全世界的关注。研究表明，在相同条件下，CVT车辆的燃油效率可提高10％～15％，有害物质排放可减少10％以上。同时，由于无级变速器具有独特的带式结构，可以实现速比的连续变化。与其他类型的变速器相比，CVT能更好地与发动机匹配，使发动机始终工作在理想的区域，减少车辆的传动损失和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1、根据传动系统动力学原理建立CVT动态方程：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制的无级变速器综合优化控制策略，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、根据传动系统动力学原理建立CVT动态方程：






式中，ωp为主动带轮的角速度，ωs为从动带轮的角速度，Te为发动机稳态状态下的输出转矩，Fax为加载在从动带轮的轴向推力，Rp、Rs分别为主、从动轮工作半径，μ为金属带轮与主动带轮间的摩擦因数，Tr为车辆行驶阻力转换到CVT从动轴上的阻力矩，Cp、Cs分别为主、从动轴阻尼系数，η为CVT传动效率，λ为锥盘母线与带轮轴线垂面夹角，Jp、Js分别为CVT输入端、输出端转动惯量。
步骤S2、设计基于MPC的综合控制器，其过程包括如下子步骤：
步骤S2.1、根据CVT动态方程及控制需求，定义主、从动带轮的角速度ωp、ωs为状态变量，发动机稳态转矩Te、从动带轮的轴向推力Fax为输入变量，从动带轮角速度ωs为输出变量,Tr为车辆行驶阻力转换到CVT从动轴上的阻力矩。因此，CVT状态空间表达式可以表示为：



y＝Cx(4)
式中：x＝[ωpωs]T
u＝[TeFax]T
y＝ωs
d＝Tr
C＝[01]









步骤S2.2、为提高控制系统的控制精度，对步骤S2.1的状态空间表达式进行离散化和增量化，Ts为控制器采样周期，增量化模型如公式(5)(6)所示：
Δx(k+1)＝AcΔx(k)+BcΔu(k)+BdcΔd(k)(5)
y(k)＝CΔx(k)+y(k-1)(6)
式中：






步骤S2.3、预测时域Np和控制时域Nu分别取值10和2，以Δx(k)作为预测的起点，由公式可以预测k+1时刻的状态如下：
Δx(k+1|k)＝AcΔx(k)+BcΔu(k)+BdcΔd(k)(7)
其中，k+1|k表示在k时刻对k+1时刻做出的预测，并且进一步预测k+Np时刻的状态：
Δx(k+Np|k)＝AcΔx(k+Np-1|k)+BcΔu(k+Np-1)+BdcΔd(k+Np-1)(8)
同理，由公式预测k+1至k+Np的被控输出为
y(k+1|k)＝CΔx(k+1|k)+y(k)(9)



y(k+Np|k)＝CΔx(k+Np|k)+y(k+Np-1|k)(10)
在k时刻，定义系统的优化控制输入序列ΔU(k)和预测输出Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩玲，刘鸿祥，任磊磊，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22