[发明专利]一种考虑制动的坡路节能车速求解方法

说明书

本发明提供一种考虑制动的坡路节能车速求解方法，将车辆的燃油消耗最低作为目标巡航算法，将考虑驱动、制动做功情况，以宏观的整车能耗最优作为目标函数，运用最优控制原理中的极小值原理推导坡路经济巡航解析控制率。然后利用边界条件及切换判别式组成等式方程组，将微分方程的边值问题转化为代数方程组求解问题，求解边值问题中的未知参数，从而获取复杂工况下的控制率曲线。建立控制全面、计算高效的坡路经济巡航控制算法，为智能车辆节能辅助驾驶产品的设计开发提供理论及技术支持。

技术领域

本发明属于汽车经济性巡航控制技术领域，具体涉及一种考虑制动的坡路节能车速求解方法。

背景技术

坡路经济巡航是当下汽车“新四化”的主要研究内容之一，关于坡路经济巡航的研究方法种类繁多，但现有的理论研究模型多是强调发动机非线性对经济巡航的影响，常以车辆的燃油消耗作为目标函数对坡路经巡航优化问题进行研究，过于关注驱动的连续控制过程，在控制上没有过多可供调整的空间，忽略了制动控制在经济巡航中的作用。在复杂坡道场景下，驱动整车前进的动力既有来自发动机的驱动力也有来自沿下坡产生的驱动力，制动工况本身虽然并不具备节能的特性，但却是影响车速的重要因素。道路坡度产生的驱动力车辆只能被动接受，不能主动控制，所以经常需要制动的介入保证车速在合理的范围内。当车辆在坡度连续变化的道路巡航时，控制的重点应该是发动机做功和道路坡度做功的合理分配，所表现的控制动作即为驱动、滑行和制动的合理切换。车辆在山区和丘陵等区域的多坡道路行驶时，发动机做功和重力做功频繁切换，驾驶员经常需要在驱动和制动之间来回切换控制车辆运行，全面合理的控制策略可以让车辆充分利用道路坡形实现节能，凸显控制器的主动节能效果，对于载重量大的商用车尤为如此。

因此考虑坡路巡航过程中制动做功情况，拓宽控制域的作用区间，求解复杂工况下的控制率曲线，对设计控制全面、功能优良的节能辅助驾驶产品具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑制动的坡路节能车速求解方法，以宏观的整车能耗最优作为目标函数，求解含有驱动、制动工况的控制率曲线，解决坡路经巡航中控制区间考虑不全面的问题，为智能车辆节能辅助驾驶产品的设计开发提供理论及技术支持。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种考虑制动的坡路节能车速求解方法，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，所述的时间-燃油最优控制模型对应目标函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；