[发明专利]一种考虑制动的坡路节能车速求解方法

权利要求书

1.一种考虑制动的坡路节能车速求解方法，其特征在于：具体步骤如下：

S1、建立含有驱动和制动工况的整车能耗模型；

S1.1选定目标函数J结构形式；

以宏观的整车能耗最低作为目标函数，构建包含驱动和制动形式统一的目标函数，时间-燃油最优控制模型对应目标函数 J形式为：

其中，t₀、t_f为初末时间，σ为时间因子；

S1.2拟合L表达式中参数；

建立驱动和制动瞬时能耗统一的数学表达式，

L＝c₁|F_l|v+c₂F_lv (2)

其中，L为能耗函数，F_l为纵向控制力，包含驱动和制动；c₁和c₂为拟合系数，根据真实或设计的车辆的驱动及制动能量消耗特性设定L中的待定参数c₁和c₂；

S1.3控制区间的选取；

系统选取的控制向量为纵向控制力F_l，分别由发动机或制动器提供；根据发动机万有特性和制动器相关数据确定发动机的最大驱动力F_tmax和最大制动力F_bmax；

S2、利用最优控制求解切换控制率；

S3、利用驾驶经验求解协态变量初值；

S3.1、利用驾驶经验选定切换顺序，构造系统方程；

在优化系统中，其对应的系统原函数表示为：

X(t)＝G_bang(X₀，t₀，t，F_l) (3)

其中，X₀为系统的初始状态，t₀，t分别为系统运行的起止时间，F_l为输入系统的纵向控制力；

控制过程为驱动-滑行-制动切换控制，系统的运行方程表示为：

切换时刻的等式判别条件也可用于求解系统的未知参数。由控制率表达式(9)可知，在驱动和滑行状态间切换时满足：

Z_p(λ_v(t)，v(t))＝λ_v(t)+mc₂v(t)+mc₁v(t) (9)

在制动和滑行状态间切换满足：

Z_n(λ_v(t)，v(t))＝λ_v(t)-mc₁v(t)+mc₂v(t) (10)

然后通过驾驶经验或其他技术手段获取系统的切换顺序，由式(8)-(10)构造代数方程组；

S3.2、利用边界条件求解协态初值

通过系统已知的边界条件包含初末时刻的速度及位置、末端哈密顿函数以及切换时刻的判别式来构造代数方程组，求解正则方程中的未知初始状态量λ_s0、λ_v0；系统已知的边界条件包含初始及终止时刻的速度及位置，末端哈密顿函数；将所有的边界条件记为：

S4、利用动态系统仿真求解节能车速曲线；

将状态变量初值和协态变量初值合并共同组成增广状态初值，从初值状态开始依照动力学状态约束和最优控制率求解节能车速曲线。

2.如权利要求1所述的考虑制动的坡路节能车速求解方法，其特征在于，所述的步骤S2利用最优控制求解切换控制率步骤为建立纵向动力学约束模型，利用最优控制原理求解切换控制率，构建系统的正则方程，求解基于判别函数的切换控制率。

3.如权利要求2所述的考虑制动的坡路节能车速求解方法，其特征在于，所述的步骤S2利用最优控制求解切换控制率步骤为：

根据驱动力与行驶阻力的平衡关系构建纵向动力学约束方程，形式如下：

其中，x_i为状态变量；是指x_i的导数，f_i为求取该状态变量值的关系表达式；n为状态变量的个数

根据性能指标函数构建哈密顿函数，形式如下：

H＝L+σ+λ×f(x) (6)

其中，λ为n维协态变量，f(x)为求取该n维状态变量值的关系表达式；

求解使哈密顿函数取极小值时的纵向控制力根据最优解的必要条件求解正则方程：