[发明专利]HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计方法及系统

权利要求书

1.一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计方法，其特征在于，包括：

步骤1：在汽车仿真软件中搭建整个混合动力汽车仿真模型；

步骤2：根据混合动力汽车模式切换系统的动态特性，设计电机转矩、发动机转矩和离合器转矩作为激励数据，并将所设计的激励数据作用于所搭建的混合动力汽车仿真模型；

步骤3：基于采集的开环数据来构建混合动力汽车的输入和输出的数据块Hankel矩阵，进而基于辨识模型构造出混合动力汽车模式切换系统的预测输出方程；

步骤4：定义混合动力汽车模式切换系统的输入序列的增量、输出序列和将来的输入序列，以增量形式来表述预测输出方程；

步骤5：根据相应的输入约束和输出约束，构建纯电动到混合动力模式切换期间的最优控制的成本函数，并基于增量形式表述的预测输出方程来在线求解数据驱动预测控制器；

成本函数由两部分构成，其中，成本函数的第一部分迫使离合器滑移速度收敛到0，从而实现快速地模式切换且减少离合器磨损；成本函数的第二部分控制发动机转矩、离合器转矩和电机转矩的变化率，用于保证模式切换的舒适性。

2.如权利要求1所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计方法，其特征在于，所述混合动力汽车仿真模型包括发动机模块、电机模块、离合器模块、变速箱模块、电池模块、轮胎模块、差速器模块以及车辆纵向动力学。

3.如权利要求1所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计方法，其特征在于，数据驱动预测控制器的数据驱动预测控制方法由子空间辨识和模型预测控制相结合构成的。

4.如权利要求1所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据混合动力汽车模式切换系统的预测输出方程，利用子空间辨识方法来估计混合动力汽车模式切换系统的未来输出值。

5.一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计系统，其特征在于，包括：

混合动力汽车仿真模型搭建模块，其用于搭建整个混合动力汽车仿真模型；

混合动力汽车模式切换系统搭建模块，其用于根据混合动力汽车模式切换系统的动态特性，设计电机转矩、发动机转矩和离合器转矩作为激励数据，并将所设计的激励数据作用于所搭建的混合动力汽车仿真模型；

预测输出方程构造模块，其用于基于采集的开环数据来构建混合动力汽车的输入和输出的数据块Hankel矩阵，进而基于辨识模型构造出混合动力汽车模式切换系统的预测输出方程；

增量形式表述预测输出方程模块，其用于定义混合动力汽车模式切换系统的输入序列的增量、输出序列和将来的输入序列，以增量形式来表述预测输出方程；

数据驱动预测控制器求解模块，其用于根据相应的输入约束和输出约束，构建纯电动到混合动力模式切换期间的最优控制的成本函数，并基于增量形式表述的预测输出方程来在线求解数据驱动预测控制器；

成本函数由两部分构成，其中，成本函数的第一部分迫使离合器滑移速度收敛到0，从而实现快速地模式切换且减少离合器磨损；成本函数的第二部分控制发动机转矩、离合器转矩和电机转矩的变化率，用于保证模式切换的舒适性。

6.如权利要求5所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计系统，其特征在于，所述混合动力汽车仿真模型包括发动机模块、电机模块、离合器模块、变速箱模块、电池模块、轮胎模块、差速器模块以及车辆纵向动力学。

7.如权利要求5所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计系统，其特征在于，在混合动力汽车模式切换系统搭建模块中，数据驱动预测控制器的数据驱动预测控制方法由子空间辨识和模型预测控制相结合构成的。

8.如权利要求5所述的一种HEV模式切换的数据驱动预测控制器设计系统，其特征在于，在所述预测输出方程构造模块中，根据混合动力汽车模式切换系统的预测输出方程，利用子空间辨识方法来估计混合动力汽车模式切换系统的未来输出值。