【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水陆两栖车的能量管理领域，具体地涉及面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法和装置。
技术介绍
1、在水陆两栖车辆的控制系统中，通常采用非线性模型预测控制(nmpc)来实现高级控制和性能优化。nmpc的一个关键方面是性能指标函数，它用于衡量系统的性能，并且通常采用加权权重的方式构建。然而，在水陆两栖车辆的实际操作中，这种固定权重的nmpc方法可能存在一些局限性。
2、首先，水陆两栖车辆在不同的工况下可能会经历突变或变化，例如从水中行驶到陆地，或者在不同水域条件下操作。这些突变可能导致传统nmpc的固定权重无法适应新的工况，因此无法获得最佳的控制性能。为了解决这个问题，瞬态权重整定变得至关重要。这意味着在不同的工况下，nmpc需要调整性能指标函数中的权重参数，以确保系统能够在每个工况下都达到最佳的控制性能。在水陆两栖车辆控制系统中，可以采用多种方法来实现这种权重参数的实时更新。
3、其中，模糊算法是一种常用的方法。模糊算法允许根据实时的系统状态和环境条件来自适应地调整权重参数，而无需建立精确的数学模型。这对于水陆两栖车辆来说非常有用，因为它们经常需要适应不同的操作环境和任务。基于模糊理论的变权重模糊调节器可以根据当前环境条件和系统状态来动态地更新nmpc的性能指标函数中的权重。这样，水陆两栖车辆的控制系统可以在不同工况下实现最佳的控制性能，提高了系统的适应性和鲁棒性。
4、总之，针对水陆两栖车辆的控制系统，采用基于模糊理论的变权重模糊调节器可以帮助克服nmpc固定权重方法的局限性
技术实现思路
1、为了解决上述本领域中存在的技术问题，本专利技术提供了一种基于模糊推理调节器的水陆两栖车航行变权重动态协调控制方法，保证发动机与可逆电机快速输出扭矩，提高水陆两栖车的动力性能。
2、为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、根据本专利技术第一方面，本专利技术请求保护面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，包括：
4、确定所述水陆两栖车的系统变量，初始化所述航行变权重动态协调控制的第一优化控制策略；
5、采用非线性模型预测控制建立满足所述水陆两栖车工作的航行变权重动态协调控制的第二优化控制策略；
6、确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略。
7、进一步的，所述确定所述水陆两栖车的系统变量，初始化所述航行变权重动态协调控制的第一优化控制策略，具体包括：
8、所述水陆两栖车的系统变量至少包括：
9、发动机转速、发动机输出扭矩和可逆电机输出扭矩、电池荷电状态soc作为状态变量；
10、节气门开度、燃料喷射量以及可逆电机控制扭矩作为控制变量。
11、进一步的，所述采用非线性模型预测控制建立满足所述水陆两栖车工作的航行变权重动态协调控制的第二优化控制策略时，并行跟踪扭矩分配和目标转速定义所述第二优化控制策略；
12、
13、
14、式中为变权重动态策略协调最小化求解问题；和分别为目标转速、发动机目标输出扭矩和可逆电机目标输出扭矩，是动态协调控制策略的跟踪参考值；βn,base、βpmsm_trq,base和βeng_trq,base分别为转速偏差、发动机输出扭矩跟踪和可逆电机输出扭矩跟踪的权重；θthr为节气门开度；为燃料喷射量；mpmsm为可逆电机输出扭矩；mpmsm,ex为可逆电机工作外特性扭矩；soc为电池荷电状态；下角标min、max和fd分别代表最小值和最大值和反馈变量。
15、进一步的，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，具体包括：
16、确定模糊推理调节器的输入变量时，采用所述模糊推理调节器设置：
17、
18、式中δnspd、δmpmsm和δmeng分别表示转速、可逆电机扭矩以及发动机扭矩的目标参数与反馈参数3步之内的平均值，定义为输入变量转速偏差、可逆电机扭矩偏差、发动机扭矩偏差；
19、进一步的，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，还包括：
20、隶属度函数选用三角形函数，表达式如下：
21、
22、s.t.a≤b≤c
23、式中x为输入/输出变量；f(x,a,b,c)为x的隶属度；a、b和c分别为三角形隶属度中的三个顶点。
24、进一步的，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，还包括：
25、构建模糊规则时，建立输入变量转速偏差δnspd、可逆电机扭矩偏差δmpmsm和发动机扭矩偏差δmeng与输出权重系数εn、εpmsm_trq以及εeng_trq的对应关系；
26、输出权重系数的论域选择为[0,1]，最终权重的计算表达式为：
27、
28、式中βn、βeng_trq和βpmsm_trq分别为经过模糊推理调节器优化后的转速偏差、发动机输出扭矩跟踪和可逆电机输出扭矩跟踪的权重。
29、进一步的，确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，还包括：
30、所述第三优化控制策略表示为：
31、
32、
33、根据本专利技术第二方面，本专利技术请求保护面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制装置，其特征在于，包括：
34、存储器，用于存储非暂时性计算机可读指令；以及
35、分析器，用于历史记录所述计算机可读指令，使得所述分析器执行时实现所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法。
36、本专利技术公开了面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法和装置，隶属于水陆两栖车能量管理领域，方法主要包括：确定水陆两栖车的系统变量，初始化航行变权重动态协调控制的第一优化控制策略；采用非线性模型预测控制建立满足水陆两栖车工作的航行变权重动态协调控制的第二优化控制策略；确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略。该动态协调控制方法可以实时调节权重系数，使系统在运行过程中能够自动地适应不同的工况需求，提高系统的鲁棒性和稳定性。
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1.面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述确定所述水陆两栖车的系统变量，初始化所述航行变权重动态协调控制的第一优化控制策略，具体包括：
3.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述采用非线性模型预测控制建立满足所述水陆两栖车工作的航行变权重动态协调控制的第二优化控制策略时，并行跟踪扭矩分配和目标转速定义所述第二优化控制策略；
4.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，具体包括：
5.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，还包括：
6.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的
7.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，还包括：
8.面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述确定所述水陆两栖车的系统变量，初始化所述航行变权重动态协调控制的第一优化控制策略，具体包括：
3.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述采用非线性模型预测控制建立满足所述水陆两栖车工作的航行变权重动态协调控制的第二优化控制策略时，并行跟踪扭矩分配和目标转速定义所述第二优化控制策略；
4.如权利要求1所述的面向水陆两栖车的航行变权重动态协调控制方法，其特征在于，所述确定模糊推理调节器的输入变量和隶属度函数，构建模糊规则，建立所述水陆两栖车的航行变权重动态协调控制的第三优化控制策略，具体包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓军，李刚，刘丛浩，辛凤梅，高英博，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：
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