【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对机动车辆进行基于模型的预测式控制。就这方面尤其要求保护一种用于对机动车辆进行基于模型的预测式控制的方法。
技术介绍
1、机动车辆的如今的智能定速巡航控制系统(所谓的“predictive green acc，预测式绿色自动巡航控制系统”)虽然能够尤其考虑到路段拓扑结构，但是却是在基于规则下制定驾驶策略进而是纵向控制。基于规则的实现通常导致在能耗、舒适度和行驶时间方面的次优的解决方案。此外，随着驱动系统复杂性的提升，这种规则框架也变得复杂，并需要较高的应用耗费。车辆的最佳运行(例如在能耗、舒适度和行驶时间的性能目标方面)只有在充分了解所要行驶的路段的情况下才有可能。因此，机动车辆的驾驶员必须有前瞻性地进行驾驶，但他对路段的进一步走向只有有限的了解，并且不了解因车辆而异的行驶损耗。
技术实现思路
1、本专利技术的任务可以在于，提供考虑到上述问题的对机动车辆的控制。该任务通过独立专利权利要求的主题来解决。本专利技术的有利的实施方式是从属权利要求、以下说明以及附图的主题。
2、本专利技术采用了所谓的“模型预测式控制(model-predictive-control，mpc)”方案。在这种基于模型的预测式控制中，尤其使用了三个流程步骤。在第一步骤中，从当前的地图数据和传感器信息获得虚拟的驾驶视界(预测视界)。预测视界作为用于生成车辆的纵向轨迹，例如速度轨迹或力矩轨迹的求解空间被用于轨迹规划器和轨迹调节器。在第二步骤中，根据mpc方案，通过在当前的性能目标方面优化轨
3、尤其地，本专利技术提供了一种功能架构，该架构包括两个按顺序工作的基于模型的预测式控制器(＝mpc求解器)，在一个实施方式中，给这两个基于模型的预测式控制器补充了位于下游的后处理单元。这两个mpc求解器可以被称为“高级求解器”(high levelsolver，hls)和跟踪器。高级求解器模块负责对最佳的纵向轨迹进行长期规划，并为此使用mpc方案。对轨迹的长期的粗略规划在此基于路程进行。这尤其允许正确、最佳地应对视界内的非动态对象(斜坡、速度限制和其他交通标识牌，如“停止”或“让行”标识牌、弯道曲率)。驾驶视界的长度尤其可以介于50m至5000m之间。原则上，视界内的动态对象也可以被注意到，例如交通灯。然而，受较长的计算时间所限，使得这只在粗略的范围内进行。因此，与动态对象相匹配的轨迹必要时必须通过更快计算的系统来盖写。因此，高级求解器模块并不直接向车辆转发轨迹期望。取而代之地，期望轨迹在快速计算的跟踪器中进一步处理。
4、在该意义下，提供了一种用于对机动车辆进行基于模型的预测式控制的方法。在一个步骤中实施mpc算法，该mpc算法包括高级求解器模块，其中，通过实施高级求解器模块，针对前方的路段区段计算出高级纵向轨迹，机动车辆在基于路程的高级预测视界内应根据该高级纵向轨迹向前行驶。高级求解器模块尤其是对非线性问题求解，并利用针对离散状态(例如若干档位)的连续的替代参量来工作。与在考虑离散状态时相比，这种方法对求解空间的限制更小。由此得到了尤其是在最优结果方面的优点。
5、通过高级求解器模块计算出的高级纵向轨迹作为输入值传输给mpc算法的跟踪器求解器模块。实施跟踪器求解器模块，从而基于通过高级求解器模块计算出的高级纵向轨迹计算出未来一段时间内的跟踪器纵向轨迹，机动车辆在基于时间的跟踪器预测视界内应根据该跟踪器纵向轨迹向前运动。在此，跟踪器预测视界被选择得比高级预测视界要短，从而使得跟踪器预测视界只涵盖了高级预测视界的一部分，例如涵盖了高级预测视界的起始区段。跟踪器求解器模块的特征在于具有很快的计算时间和稳健的特性。如果高级求解器模块的当前解不可用，则跟踪器求解器模块仍可以基于高级求解器模块的先前最后的解来提供力矩。
6、由于高级求解器模块进行的是长期的粗略规划，因此无论硬件如何，预计该过程都需要大量的计算耗费进而也需要大量的计算时间。因此有利的是，在跟踪器求解器模块中以更高的计算频率对视界内的动态对象(前方行驶/插入/驶出的车辆或其他道路参与者)进行处理。为了能够实现这一点，跟踪器求解器模块以比高级求解器模块短得多的(基于时间的)前瞻来进行计算。此外，与高级求解器模块相比，跟踪器求解器模块是基于时间的。由此建立了与仲裁系统的完全兼容。
7、跟踪器求解器模块生成轨迹期望，该轨迹期望原则上可以与高级求解器模块的轨迹期望相符，但却是基于时间的和高分辨率的。此外，跟踪器求解器模块的纵向轨迹与高级求解器模块的纵向轨迹的不同之处在于具有更高的时钟频率，这又通过更小的前瞻而能够实现。在该意义下，在一个实施方式中，相较于高级纵向轨迹，以更高的分辨率来计算跟踪器纵向轨迹。
8、高级预测视界的长度在50m至5000m之间尤为有利。例如，借助第一求解器模块，使得即使在路程上相对较长或较远地前瞻的情况下，例如在前瞻处于几公里的范围内的情况下，仍可以例如在线地优化车辆的速度轨迹。这需要大量计算。相反，借助跟踪器求解器模块在时间上相对较短的前瞻内计算相应轨迹(例如针对紧挨车辆的前方区域)是有利的。这就能够实现特别短的反应时间。在该意义下，在一个实施方式中，高级预测视界的长度被设定在50米至5000米之间的值。在此可以通过对高级预测视界的紧挨机动车辆的前方的起始区段实施跟踪器求解器模块几秒钟(或者时间上更短)来计算出跟踪器纵向轨迹。
9、在另外的实施方式中，使用了所谓的信号后处理(signal post processing)。信号后处理(spp)是对信号的后处理。在此，将预先在不同时间计算出的部分结果彼此联系起来，从而使它们在时间方面彼此关联。因此获得了其中存在所有信息的时间段。尤其地，时间基准是跟踪器的时间基准。此外，spp和跟踪器在同一软件模块中实现，由此，使得spp和跟踪器因此具有相同的时间基准。在该意义下，在另外的实施方式中，将通过跟踪器求解器模块计算出的跟踪器纵向轨迹作为输入值传输给后处理单元，其中，借助后处理单元将通过跟踪器求解器模块计算出的纵向轨迹处理成控制信号。随后，基于控制信号可以对机动车辆进行控制。后处理单元可以位于基于模型的预测式控制的下游。后处理单元尤其是在不使用基于模型的预测式控制的情况下将跟踪器纵向轨迹转换成期望力矩和期望力。
10、尤其地，mpc算法包括纵向动力学模型和配属给高级求解器模块的高级成本函数，其中，在考虑纵向动力学模型的情况下以及在使高级成本函数最小的情况下计算出高级纵向轨迹。以类似的方式，可以给跟踪器求解器模块配属有跟踪器成本函数，其中，在考虑纵向动力学模型的情况下以及在使跟踪器成本函数最小化的情况下计算出跟踪器纵向轨迹。跟踪器求解器模块的输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于对机动车辆(1)进行基于模型的预测式控制的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相较于所述高级纵向轨迹(31)，以更高的分辨率来计算所述跟踪器纵向轨迹(32)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述高级预测视界(24)的长度被设定为50米至5000米之间的值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述高级纵向轨迹(31)包括速度轨迹(31.1)，所述机动车辆(1)在所述高级预测视界(24)内应根据所述速度轨迹向前运动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述高级纵向轨迹(31)包括电池(9)的充电状态的变化曲线(31.2)，所述电池被用作所述机动车辆(1)的电机(8)的蓄能器，其中，能够借助所述电机(8)驱动所述机动车辆(1)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述跟踪器纵向轨迹(32)针对所述机动车辆(1)的至少一个驱动机组(8、17)包括力矩轨迹(32.2)，所述至少一个驱动机组(8、17)在所述跟踪器预测视界(30)内应根据所述力矩轨迹提供驱动力矩。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于对机动车辆(1)进行基于模型的预测式控制的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相较于所述高级纵向轨迹(31)，以更高的分辨率来计算所述跟踪器纵向轨迹(32)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述高级预测视界(24)的长度被设定为50米至5000米之间的值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述高级纵向轨迹(31)包括速度轨迹(31.1)，所述机动车辆(1)在所述高级预测视界(24)内应根据所述速度轨迹向前运动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫·韦伦，蒂蒙·布塞，瓦莱里·恩格尔，洛伦茨·菲舍尔，马蒂亚斯·青克，尤利娅·施特歇尔，洛塔尔·凯尔特兹，安德烈亚斯·文德策尔，瓦西利斯·莱夫科普洛斯，约阿希姆·费罗，
申请(专利权)人：采埃孚股份公司，
类型：发明
国别省市：
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