详情

原文传递一种分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法

专利名称：	一种分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法
摘要：	本发明公开了一种分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，采用基于改进的C/GMRES算法的MPC控制器进行多性能优化力矩分配，包括：MPC控制器以上层控制器给出的纵向总驱动力矩及横摆力矩作为力矩分配控制输入，结合车辆反馈的轮胎相关信息，基于车轮旋转动力学及轮胎滑移率状态更新模型，考虑轮毂电机输出力矩物理特性，以车轮负荷率为稳定性约束前提，以轮胎滑移耗散能最小化为优化目标，建立MPC优化控制问题，并采用改进的C/GMRES算法进行力矩优化分配问题的快速求解，以实现车辆稳定性与经济性的实时优化控制。本发明采用基于改进的C/GMRES算法的MPC控制器进行多性能优化力矩分配优化，在保证车辆稳定性的前提下最小化轮胎滑移耗散能，且算法计算效率高，适用于实时应用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	张旭东;邹渊;郭宁远;邹震宇;李军求
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910530350.1
公开号：	CN110239362A
代理机构：	北京方韬法业专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	马丽莲
分类号：	B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	100000 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，采用基于改进的C/GMRES算法的MPC控制器进行多性能优化力矩分配，包括： MPC控制器以上层控制器给出的纵向总驱动力矩及横摆力矩作为力矩分配控制输入，结合车辆反馈的轮胎相关信息，基于车轮旋转动力学及轮胎滑移率状态更新模型，考虑轮毂电机输出力矩物理特性，以车轮负荷率为稳定性约束前提，以轮胎滑移耗散能最小化为优化目标，建立MPC优化控制问题，并采用改进的C/GMRES算法进行力矩优化分配问题的求解。 2.根据权利要求1所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，所述改进的C/GMRES算法中，通过阻碍方程的形式将不等式约束等效转换为目标方程代价，实现不等式约束问题求解。 3.根据权利要求1所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，所述改进的C/GMRES算法中，采用基于KKT条件的初始化计算方法求解。 4.根据权利要求1所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，所述MPC控制器的控制问题设定过程中将分布式电驱动车辆的前后轴轮毂电机输出力矩约束进行合并。 5.根据权利要求1所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于：所述轮胎滑移率状态更新模型中的轮胎滑移率更新状态方程表示为：其中x＝[κ1 κ2 κ3 κ4]T为状态量，u＝[T1 T2 T3 T4]T为控制量；κi为第i个轮胎的滑移率，Ti为第i个轮毂电机的输出力矩，i＝1,2,3,4分别表示前左、前右、后左和后右；所述MPC控制器的控制问题表示为： xo＝x(to) 其中，Np表示预测时域长度；为瞬时代价方程；xo为当前时刻系统反馈的状态量数值；ρ为阻碍方程的权重标量；为阻碍方程；x＝[κ1 κ2 κ3 κ4]T为状态量，u＝[T1 T2 T3 T4]T为控制量；κi为第i个轮胎的滑移率，Ti为第i个轮毂电机的输出力矩，i＝1,2,3,4分别表示前左、前右、后左和后右；to表示当前采样时刻；为系统状态方程。 6.根据权利要求1-5任一项所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，基于所述MPC控制器的控制问题构建哈密尔顿方程，计算预测时域内状态量更新及协状态量；根据庞德里亚金极小值原理最优性条件写出矩阵函数F(U(to)，xo(t))，其中xo为当前时刻系统反馈的状态量数值，U(to)为当前时刻MPC控制器待优化向量，to表示当前采样时刻；求解计算获得最优解。 7.根据权利要求6所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，所述矩阵函数表示为：其中，表示关于目标方程及系统状态方程写出的哈密尔顿方程；Np为预测时域长度；x＝[κ1 κ2 κ3 κ4]T为状态量，κi为第i个轮胎的滑移率，Ti为第i个轮毂电机的输出力矩，i＝1,2,3,4分别表示前左、前右、后左和后右；λ为协状态向量；xo为当前时刻系统反馈的状态量数值；U(to)为当前时刻MPC控制器待优化向量；to表示当前采样时刻；基于xo及U，以有限差分的形式计算即因而可根据下式，利用GMRES算法求解 8.根据权利要求3所述的分布式电驱动车辆多性能优化力矩分配方法，其特征在于，所述改进的C/GMRES算法求解的初始化计算方法为： S101、基于车辆反馈的轮胎相关信息，通过获得最优解其中Q＝diag(q1 q2 q3 q4)及R＝diag(r1 r2r3 r4)均表示对角权重矩阵，Js为轮胎转动惯量，Ttot为车辆总驱动力矩需求，ΔM为车辆外加横摆力矩需求，rw为车轮有效半径，ds为车辆轮间距，为第i个车轮的旋转加速度，i＝1,2,3,4分别表示前左、前右、后左和后右； S102、对于中的元素，若第i个元素大于则令该元素等于若第i个元素小于则令该元素等于 S103、设置其中表示维度为Np′2元素均为1的矩阵，表示克罗内克乘积，表示初始化的最优解。
所属类别：	发明专利