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原文传递一种线下优化线上预测的转矩分配方法

专利名称：	一种线下优化线上预测的转矩分配方法
摘要：	本发明公开了一种线下优化线上预测的转矩分配方法，当驾驶员要驾驶车辆到某一目的地时，首先手动选择驾驶员模型，然后输入目的地，车辆控制器根据选择的驾驶员模型，针对该驾驶员的学习结果对行程进行优化，并且根据行程的起点和终点规划路径，利用所选择行驶终点借助车载导航系统获得路况信息，结合所获得的路况信息以及选择的驾驶员模型和电池SOC值，利用所述动态规划方法进行初步转矩分配优化；然后在初步转矩分配优化结果的基础上，利用模型预测控制再进行动态实时最优控制。在已有初步优化控制的基础上进行进一步实时最优控制，减轻了动态优化的计算量，同时实现了混合动力汽车燃油经济性的实时在线控制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	蔡英凤;张厚忠;窦磊;施德华;朱镇;陈龙;汪少华;王峰;徐兴;汪佳佳
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201811558512.4
公开号：	CN109733378A
分类号：	B60W10/06(2006.01);B;B60;B60W;B60W10
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立驾驶员转矩需求模型，根据驾驶员当前需求转矩获得驾驶员下一时刻的转矩；步骤2，获取路况信息，根据路况信息和电池SOC调整混合动力汽车的工作模式；步骤3，利用动态规划进行离线优化转矩分配；步骤4，对步骤3的优化结果再进行模型预测动态控制调整，输出实际的转矩分配。 2.根据权利要求1所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述步骤1中，建立驾驶员转矩需求模型采用马尔科夫模型。 3.根据权利要求2所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述采用马尔科夫模型的具体方法为，设从当前状态xi转移到下一时刻的状态xj的概率Pij(1)，则有： Pij(1)＝Pr(Xk+1＝xj\|Xk＝xi) 式中，Pij代表系统的一步转移概率；Xk和Xk+1分别表示当前时刻和下一时刻的状态；Pr为条件概率；上述采用马尔科夫模型建立驾驶员在预测时域内的转矩需求模型，分析得出驾驶员在下一时刻的转矩需求只与当前时刻的转矩需求有关；根据车辆的行驶工况，确定车辆需求转矩的最大值和最小值，并在取值范围内将连续的数值离散化为有限个值的集合，作为事件发展过程的状态，即：式中，N表示将连续的需求转矩在最小值和最大值之间离散的个数，相应地表示状态的个数；在任一时刻，系统从当前某个可能的状态转移到下一时刻某一状态的转移概率集合构成状态转移概率矩阵Pij(1)，即：若已知k时刻驾驶员需求转矩Treq(k)，采用近邻法，将其量化到某个离散化的转矩状态Treqp(k)，根据驾驶员行为的马尔科夫特性，可以依次求得在未来有限时域内各个时刻的驾驶员输入转矩。 4.根据权利要求1所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述步骤2中，所述获取路况信息利用车载导航系统GPS或GIS，所述路况包含平路、下坡、上坡或堵车等。 5.根据权利要求4所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述步骤2中，根据路况信息和电池SOC调整混合动力汽车的工作模式分为充电工况和放电工况，具体的：当车载导航系统获得的前方路况同当前时刻的路况相同，且路况较好、电池SOC较高时，车辆保持纯电动模式，即放电工况；当检测到前方路况发生变化，需要大功率，电机提供的功率不足或电池SOC低于阈值，发动机参与驱动，并根据驾驶员功率需求特点，是急加速或缓加速，控制发动机功率，即充电工况。 6.根据权利要求1所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现包含：根据工况信息，利用动态规划对优化目标进行最优求解，建立数学模型：式中：J为优化目标函数，t0和tf分别表示测试仿真路况的起始和结束时间，h(SOC(tf))表示在任意采样时刻的SOC值与SOC参考值之间偏差的惩罚系数，发动机的燃油消耗量加上蓄电池荷电变化量的等效燃油消耗量。根据能量管理策略的目标是性能泛函的值最小，并且满足系统的系统状态方程式和系统的约束方程式。 7.根据权利要求6所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述系统状态方程式为： y＝g(x，u，v) 式中，系统的状态变量x＝SOC，系统控制变量系统可测输入量系统输出量所述系统约束方程式为： Te、we分别为发动机的转矩和转速，T0、n0驾驶员需求转矩和转速，为汽车的燃油消耗率，Pbatt为电池输出功率，wmA、wmB为电机A、B转速，TmA、TmB为电机A、B转矩，下标min、max为相应量的最小值、最大值。 8.根据权利要求1所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述步骤4具体实现包含，以燃油消耗最低和电池SOC稳定为目的的离线优化结果用于混合动力汽车的控制，同时在行驶过程中车载导航系统不断采集实时的路况信息和车辆信息，以离线动态规划的数据作为参考，然后把整个实际的循环工况分成若干距离差不多相等的小段，模型预测控制器的状态量设为当前的发动机转矩、转速，控制输入量设为驾驶员的需求转矩和车速，车载导航系统采集的实时路况信息和车辆信息作为可测量的干扰量输入模型预测控制器，控制器的输出为汽车的燃油消耗率、电池输出功率、电机A、B转速、电机A、B转矩的修正值。 9.根据权利要求1-8任一项所述的一种线下优化线上预测的转矩分配方法，其特征在于，所述方法的具体使用过程：当驾驶员要驾驶车辆到某一目的地时，首先手动选择驾驶员模型，然后输入目的地，车辆控制器根据选择的驾驶员模型，针对该驾驶员的学习结果对行程进行优化，并且根据行程的起点和终点规划路径，利用所选择行驶终点借助车载导航系统获得路况信息，结合所获得的路况信息以及选择的驾驶员模型和电池SOC值，利用所述动态规划方法进行初步转矩分配优化；然后在初步转矩分配优化结果的基础上，利用模型预测控制再进行动态实时最优控制。
所属类别：	发明专利