[發(fā)明專利]發(fā)動機組件中的監(jiān)管模型預(yù)測性控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710135784.2
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN107218141B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: I·哈斯卡拉;Y·胡;C-F·常
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02D29/02
• 分類號: F02D29/02;F02D41/40;F02D41/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 賀紫秋

一種發(fā)動機組件包含被配置成接收轉(zhuǎn)矩請求的控制模塊以及被配置成響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)矩請求而產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機。所述控制模塊包含處理器和有形的非暫時性存儲器，在所述存儲器上記錄用于執(zhí)行監(jiān)管模型預(yù)測性控制的方法的指令。所述控制模塊包含多層結(jié)構(gòu)，具有被配置成優(yōu)化至少一個系統(tǒng)級目標的上層(“UL”)優(yōu)化器模塊和被配置成維持至少一個跟蹤參數(shù)的下層(“LL”)跟蹤控制模塊。所述多層結(jié)構(gòu)的特征在于解耦成本函數(shù)，使得所述UL優(yōu)化器模塊最小化上層成本函數(shù)(CF_UL)，且所述LL跟蹤控制模塊最小化下層成本函數(shù)(CF_LL)。所述系統(tǒng)級目標可包含最小化所述發(fā)動機的燃料消耗，且所述跟蹤參數(shù)可包含將所請求的轉(zhuǎn)矩傳送給發(fā)動機。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及一種發(fā)動機組件，且更具體來說，涉及發(fā)動機組件中的監(jiān)管模型預(yù)測性控制。

背景技術(shù)

許多現(xiàn)代發(fā)動機配備有多個致動器以實現(xiàn)多重目標，例如較佳的燃料經(jīng)濟性和其他目標。然而，由于發(fā)動機系統(tǒng)日益增長的復(fù)雜性，優(yōu)化多個目標變得更有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

一種發(fā)動機組件包含被配置成接收轉(zhuǎn)矩請求的控制模塊以及被配置成響應(yīng)于該轉(zhuǎn)矩請求而產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機?？刂颇K包含處理器和有形的非暫時性存儲器，在該存儲器上記錄用于執(zhí)行監(jiān)管模型預(yù)測性控制的方法的指令?？刂颇K包含多層結(jié)構(gòu)，其中上層(本文稱作“UL”)優(yōu)化器模塊被配置成優(yōu)化至少一個系統(tǒng)級目標?？刂颇K包含被配置成維持至少一個跟蹤參數(shù)的下層(本文稱作“LL”)跟蹤控制模塊。多層結(jié)構(gòu)的特征在于解耦成本函數(shù)，使得UL優(yōu)化器模塊最小化上層成本函數(shù)(CF_UL)，且LL跟蹤控制模塊最小化下層成本函數(shù)(CF_LL)。

系統(tǒng)級目標可包含最小化發(fā)動機的燃料消耗，且跟蹤參數(shù)可包含將所請求的轉(zhuǎn)矩傳送給發(fā)動機。系統(tǒng)級目標可包含最小化λ排放且改進發(fā)動機的駕駛性能?？刂颇K可經(jīng)編程以按照第一時間速率來執(zhí)行UL優(yōu)化器模塊以及按照第二時間速率來執(zhí)行LL跟蹤控制模塊。第二時間速率可與第一時間速率不同。

控制模塊可經(jīng)編程以獲得用于與至少一個系統(tǒng)級目標相關(guān)的跟蹤控制變量的標稱設(shè)定點值。經(jīng)由上層成本函數(shù)(CF_UL)獲得用于至少一個系統(tǒng)級目標的最優(yōu)設(shè)定點差異。通過使標稱設(shè)定點值與用于至少一個系統(tǒng)級目標的最優(yōu)設(shè)定點差異相加來獲得最終設(shè)定點值。

控制模塊可經(jīng)編程以通過最小化下層成本函數(shù)(CF_LL)來維持至少一個跟蹤參數(shù)以及至少一個系統(tǒng)級目標的最終設(shè)定點值?？刂颇K可經(jīng)由操作性連接到發(fā)動機的至少一個傳感器來獲得傳感器數(shù)據(jù)?？刂颇K可經(jīng)編程以基于發(fā)動機模型、下層成本函數(shù)(CF_LL)和傳感器數(shù)據(jù)來發(fā)出多個致動器命令。UL優(yōu)化器模塊采用發(fā)動機模型和結(jié)合LL跟蹤控制模塊的參考模型。LL跟蹤控制模塊僅采用發(fā)動機模型。發(fā)動機模型可為數(shù)據(jù)驅(qū)動的或基于物理的。

本公開的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點在結(jié)合附圖時根據(jù)用于進行本公開的最佳模式的以下詳細描述而顯而易見。

附圖說明

圖1是具有發(fā)動機和控制模塊的發(fā)動機組件的示意性局部視圖；

圖2是示出包含第一和第二MPC模塊的圖1的控制模塊的多層結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)的圖；

圖3是可由圖1的控制模塊執(zhí)行的監(jiān)管模型預(yù)測性控制的方法的流程圖；以及

圖4是可由圖2的第一和第二MPC模塊采用的模型預(yù)測性控制的示例性曲線圖。

具體實施方式