[发明专利]一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法

权利要求书

1.一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建涡轮增压汽油机气路系统的进气歧管压力和增压压力的预测模型；

S2：以最小化进气歧管压力、增压压力的期望偏差及执行机构节气门开度、旁通阀开度的变化为目标搭建目标函数；

S3：建立预测模型和目标函数的模型预测控制并行计算架构，所述的并行计算架构采用触发式并行计算方法同步计算预测模型和目标函数；

S4：采用反向传播的方式求解计算梯度，利用梯度下降法优化执行机构节气门开度和旁通阀开度的控制量，实现涡轮发动机气路实时协调控制。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的预测模型为以节气门开度、旁通阀开度、进气歧管压力、增压压力和发动机转速为输入，以进气歧管压力、增压压力为输出的预测模型。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的预测模型为三层的神经网络，所述神经网络由输入层到隐含层的非线性映射关系采用高斯基函数。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的目标函数为：

其中，N为预测步长，P为终端的加权矩阵，Q为状态加权矩阵，R为控制量的加权矩阵，ΔU_(k+i|k)为第k时刻中第i步时的控制量的变化量，p_(k+i|k)为第k时刻中第i步时的状态量预测值，p_(k+N|k)为第k时刻中第N步时的状态量预测值，为第k+1时刻状态量期望值。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的步骤S3的模型预测控制并行计算架构中，当前步序的预测模型和目标函数的求解均完成的标志为下一步序的计算开始的标志，实现预测模型、目标函数的并行计算。

6.根据权利要求5所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的预测模型与目标函数的递推关系为：

其中，N为预测步长，J为待优化的目标函数，f为预测模型，P为终端的加权矩阵，Q为状态加权矩阵，R为控制量的加权矩阵，ΔU_(k+i|k)为第k时刻中第i步时的控制量的变化量，p_(k+i|k)为第k时刻中第i步时的状态量预测值，p_(k+N|k)为第k时刻中第N步时的状态量预测值，N_en为发动机转速，u_(k+i|k)为第k时刻中第i步时的控制量预测值，为第k+1时刻状态量期望值。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包括：

S41：搭建多个存储单元，每个存储单元内存储相关计算参数；

S42；根据各储存单元内存储的计算参数，基于反向传播获取目标函数对输入量的梯度；

S43：利用梯度下降法优化执行机构节气门开度和旁通阀开度的控制量，实现涡轮发动机气路实时协调控制，所述的控制量为：

其中，u_th(k|k)，u_th(k+1|k)…u_th(k+N-1|k)分别为第k时刻中第0、1、2、N-1步的节气门开度，u_w(k|k)，u_w(k+1|k)…u_w(k+N-1|k)分别为第k时刻中第0、1、2、N-1步的旁通阀开度。

8.根据权利要求7所述的一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法，其特征在于，S41中所述的计算参数包括节气门开度值、旁通阀开度值、进气歧管压力预测值、增压压力预测值、进气歧管压力分别对节气门开度和旁通阀开度的偏导数以及增压压力分别对节气门开度和旁通阀开度的偏导数。