[发明专利]一种基于快速求解算法的混合动力车辆跟车巡航能量管理方法

权利要求书

1.一种基于快速求解算法的混合动力车辆跟车巡航能量管理方法，其特征在于：

所述方法步骤如下：

步骤一：建立非线性优化快速算法；

具体过程如下：

将非线性系统：

y＝Cx

中的非线性部分转化为一个具有时变扰动的线性方程：

y＝Cx

其中：x∈R^n×1为状态变量，u∈R^m×1为控制变量，d∈R^l×1为时变扰动，y∈R^s×1为输出变量，A∈R^n×n为状态矩阵，B_u∈R^n×m为控制矩阵，B_d∈R^n×l为扰动矩阵，C∈R^s×n为输出矩阵；

目标函数为：

其中：Q∈R^s×s和R∈R^m×m均为正定加权矩阵；

控制律表示为系统状态、扰动及其导数的反馈形式：

在第一次迭代中：

将扰动去除，非线性系统：

转化为线性系统：

根据基础算法，选择控制律为：

u₁＝K_xx₁

因此，得到控制变量u₁和状态变量x₁的最优解；

在第二次迭代中：

通过将控制律代入原系统，得到第一次迭代的扰动为：

B_dd₁＝f(x₁,u₁)-Ax₁+B_uu₁

然后，将非线性系统转化为：

将更新后的系统与控制律：

相结合，得到第二次迭代的最优控制律u₂和x₂；

根据上述迭代过程，通过不断地对系统进行更新，可以得到多次迭代的结果，最终得到迭代的最优控制规律并找到规律；

步骤二：对考虑跟车的上层速度规划建模，并将非线性优化快速算法应用于模型；

具体过程如下：

设定状态变量控制变量

其中：Δd_s为本车和前车相对距离误差，Δv为本车和前车的速度差，F_t为本车的驱动力，为本车驱动力变化率，F_b为本车制动力；

令b＝c_rg

其中：C_d为空气阻力系数；A_f为迎风面积；ρ为空气密度；M为车辆质量；c_r为关于f和θ的函数，θ为坡度，f为滚动阻力系数；g为重力加速度；

进一步地：

c_r＝fcosθ+sinθ；

其中：T_h为跟车时距，a_p为前车加速度，a_h为本车加速度，F_R为车辆行驶阻力，v为本车速度；

基于上述设定，建立目标函数如下：

针对安全性建立函数如下：

J_T＝w_dΔd_s²+w_vΔv²

其中：J_T为安全性目标；w_d为距离跟踪参数；w_v为速度跟踪参数；

针对制动力建立函数如下：

J_F＝w_bF_b²

其中：J_F为制动力目标；w_b为制动力参数；

针对舒适性建立函数如下：

其中：J_c为舒适性目标；w_t为驱动力变化率参数；

结合所述安全性目标J_T、制动力目标J_F以及舒适性目标J_c，建立目标函数如下：

其中：β为常数；

当目标函数为：

则：

步骤三：对上层速度规划下得到的驱动力和制动力进行优化，以节能为目的进行下层控制分配力矩；

步骤四：根据下层控制的力矩分配，获得发动机力矩和电机力矩。