[發明專利]用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制

有效

• 申請號: 201810024750.0
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108333923B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: Y-Y·王;龍瑞星;J·R·貝爾德霍;J-S·陳
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 安文森

1.一種用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，所述線性參數變化模型預測控制發動機控制系統包括：

發動機傳感器，其被配置為檢測所述發動機組件的發動機轉矩輸出并生成指示其的信號；

輸入傳感器，其被配置為檢測所述發動機組件的期望發動機轉矩并生成指示其的信號；以及

發動機控制單元，其通信地連接到所述發動機傳感器以及所述輸入傳感器，所述發動機控制單元被編程為：

從所述發動機和輸入傳感器接收指示期望的發動機轉矩和發動機轉矩輸出的信號；

根據所述期望的發動機轉矩和發動機轉矩輸出，使用分段線性參數變化模型預測控制例程來確定最優控制命令，所述分段線性參數變化模型預測控制例程包括：

確定所述發動機組件的發動機轉矩的非線性系統模型，

在當前發動機操作狀況下確定所述發動機組件的線性系統模型，

最小化所述線性系統模型的滾動時域中的控制成本函數，

采用當前的最優控制輸入確定所述非線性和線性系統模型的相應系統響應，

確定所述系統響應之間的誤差函數的范數是否小于預定閾值，以及

響應于所述范數小于所述預定閾值的確定，在下一滾動時域內的下一采樣時間中應用所述線性化系統模型以確定所述最優控制命令；以及

將所述確定的最優控制命令輸出到所述發動機組件。

2.根據權利要求1所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中所述分段線性參數變化模型預測控制例程進一步包括：響應于所述范數小于所述預定閾值的所述確定，以連續循環執行以下操作，在采樣時間k開始直到確定所述范數不小于所述預定閾值為止：

在所述線性系統模型的相應下一滾動時域中最小化下一采樣時間k+1，2...N處的所述控制成本函數，

采用所述當前的 最優控制輸入確定所述非線性和線性系統模型的新的相應系統響應，以及

確定所述新的相應系統響應之間的所述誤差函數的所述范數是否小于所述預定閾值。

3.根據權利要求1所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中所述分段線性參數變化模型預測控制例程進一步包括：響應于所述范數不小于所述預定閾值的確定：

確定所述發動機組件的新的線性系統模型，

在所述新的線性系統模型的新的滾動時域中最小化所述控制成本函數，

采用所述當前的 最優控制輸入確定所述非線性系統模型和所述新的線性系統模型的新的相應系統響應，以及

確定所述新的相應系統響應之間的所述誤差函數的所述范數是否小于所述預定閾值。

4.根據權利要求1所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中確定所述發動機組件的所述線性系統模型包括在采樣時間k處計算系統動態矩陣A、B、C、D和V。

5.根據權利要求1所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中確定所述線性系統模型包括根據以下在采樣時間k處線性化所述非線性系統模型：

其中，是發動機組件的空氣路徑的非線性狀態空間模型；發動機組件的轉矩系統的非線性狀態空間模型；x是發動機狀態；x_k是在稀疏采樣時間k處的所述發動機狀態；u是控制輸入，u_k是在稀疏采樣時間k處的所述控制輸入；y是系統輸出；以及A_k、B_k、C_k，、D_k、V和G是在稀疏采樣時間k處表征系統動態特性的線性化系統矩陣。

6.根據權利要求5所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中所述發動機狀態包括渦輪速度、新鮮質量空氣流量、節流前壓力或進氣歧管壓力或其任何組合。

7.根據權利要求5所述的用于發動機組件的線性參數變化模型預測控制發動機控制系統，其中所述控制輸入包括渦輪增壓器廢氣門輸入、空氣節氣閥輸入、發動機進氣閥最大打開位置輸入、發動機排氣閥最大打開位置。