[发明专利]基于反馈优化的车辆节能预测自适应巡航控制方法和装置

权利要求书

1.一种基于反馈优化的车辆节能预测自适应巡航控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，获取自车预测状态、前车预测状态和后车预测状态；

步骤S2，判断当前时刻是否为反馈增益切换时刻，若是，则进入步骤S3，反之，则沿用上一时刻的反馈增益，计算上位控制输入；

步骤S3，构建经济优化问题，求解最优反馈增益，计算最优上位控制输入，并将最优控制输入序列对应的自车状态作为下一时刻自身预测状态，并返回步骤S2；

步骤S3的构建经济优化问题中包括：

采用函数(11)描述的线性时变的反馈增益控制输入u(t)：

其中，K(t)为时变反馈增益；为自车跟踪误差向量；

在步骤S3的构建经济优化问题的代价函数包含式(18)描述的每个采样时刻的单位位移油耗量l(x^p(k|t))的情形下，其中，E_C(x^p(k|t))为对应x^p(k|t)的燃油消耗率，被描述为式(6)；P_d(x^p(k|t))为对应x^p(k|t)的驱动系统输出功率，被描述为式(7)，构建经济优化问题描述为式(13)，并满足约束式(14)-式(17)；

x^p(0|t)＝x(t) (14)

式中，x^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的状态，v^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的速度，θ₀、θ₁和θ₂为常系数，m为自车的质量，a^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的加速度，为自车在当前时刻t预测t+k时刻的集总空气阻力系数，f为滚动阻力系数，g为重力加速度，θ^p(k|t)为自车在当前时刻t的预测t+k时刻的道路坡度，η_T为机械系统效率N_p为预测时域，x^p(k+1|t)为自车在当前时刻t预测t+k+1时刻的状态，为前车在当前时刻t预测t+k时刻的假设状态，K^p(t)为在时刻t的位置、速度和加速度的预测反馈增益，u^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的上位控制输入，K(t)＝[k_p(t)，k_v(t)，k_a(t)]，k_p(t)、k_v(t)和k_a(t)分别为自车在时刻t的位置、速度和加速度反馈增益，和分别为反馈增益和控制输入约束；

在步骤S3的构建经济优化问题包含代价函数(37)描述的每个采样时刻消耗的电能的情形下，其中，x^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的状态，为自车在当前时刻t预测t+k时刻的能源消耗指标取为总功率，被描述为式(27)，ΔT为采样间隔，构建经济优化问题描述为式(31)，并满足约束式(32)-(36)；

x^p(0|t)＝x(t) (32)

其中，和均为自车在当前时刻t预测t+k时刻的预测轮毂电机驱动效率，为自车在当前时刻t预测t+k时刻的轮毂电机制动再生效率根据电机效率图取值；和匀为自车在当前时刻t预测t+k时刻的电机输出功率，为自车在当前时刻t预测t+k时刻的电机输入功率，N_p为预测时域，x^p(k+1|t)为自车在当前时刻t预测t+k+1时刻的状态，为前车在当前时刻t预测t+k时刻的假设状态，K^p(t)为在当前时刻t的位置、速度和加速度的预测反馈增益，u^p(k|t)为自车在当前时刻t预测t+k时刻的上位控制输入，K(t)＝[k_p(t)，k_v(t)]，k_p(t)、k_v(t)分别为自车在当前时刻t的位置、速度反馈增益。