【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混合动力汽车能量管理与运动控制，具体为一种基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能量管理方法。
技术介绍
1、高速发展的汽车工业给人们带来便利生活的同时也产生了负面的环境与资源问题，比如不断恶化的空气以及日益枯竭的油气资源。近年来节能减排成为国际社会关心的话题，新能源汽车作为一种有效应对能源危机的解决方案在汽车市场呈现高速增长。其中电动车辆因具有环保、经济、节能、噪音小等诸多技术优点而越来越受到市场的认可，但是由于高能量密度和高功率密度的储能技术尚未有效解决，使得电动汽车的成本居高不下。在过去十年中，混合动力汽车由于将传统燃油车辆与电动汽车相结合，兼具了电动汽车和传统汽车的优点，在汽车市场上变得越来越流行。特别是串联式混合动力车具有高性能、低排放、工作方式灵活等优点，大大降低了燃油消耗。
2、对于混合动力汽车来说，动力系统通常包含两个或多个用于推进的能源，例如内燃机和电池，因此，它们比传统车辆的能量管理更复杂。混合动力汽车能源管理策略能根据不同工况特性，实现对多动力源的合理分配功率，降低混合动力汽车的燃油消耗，达到节能减排的目的。合理的能量管理策略是提高整车燃油经济性的关键，因此，能量管理策略得到了广泛的关注和研究。考虑到能量消耗、经济成本、重量等问题，混合动力汽车的能量管理研究具有十分重要的工程意义。
3、混合动力汽车的能源管理策略通常能够有效地分配并优化动力电池功率和发动机功率，保证电池工作稳定，满足不同工况下的动力需求，并降低燃油消耗。对于混合动力汽车的能源管理问题，主要思路是在
4、1)基于规则的能量管理策略，比如p.等提出的基于规则的多层能量分配策略和chun-yan l等提出的模糊规则能量分配策略，但是基于规则的方法通常无法保证节能最优性；
5、2)基于优化的能量管理策略。stefano di cairano等利用模型预测控制方法管理串联式混合动力汽车的能量分配，通过使用电池来调节不同工作点之间的转换，以平滑发动机瞬态，从而提高效率。liangfei xu等提出基于动态规划的双回路帕累托最优策略实现最小燃油经济性和系统的耐久性。
6、上述基于优化的能量管理策略只能优化能耗经济性而无法同时对运动控制进行优化，这极大地限制了能量管理策略的应用范围。特别是，这些策略无法保证在不同工况下的能源分配问题。此外，可以发现这些方法大都没有考虑系统状态的实际约束以及控制输入约束，然而实际应用中能源的控制输入以及运动控制输入的能力都是有限的。基于优化的能量管理策略通常对计算资源有很高的要求，这无疑带来了新的挑战；另一方面，这些控制方法在控制的过程中只满足一定的性能指标如能耗最小。因此迫切地需要一种方法能够在设计能源管理策略的同时考虑到这些因素，包括能耗经济性、运动控制性能、车辆运动约束以及计算资源等。
7、基于事件触发的多目标模型预测控制(model predictive control，mpc)方法就可以在满足约束的情况下达到多个性能指标之间的平衡。值得注意的是，虽然weida wang、yonggang liu和liang lia等研究了利用多目标优化的方法方法解决混合动力汽车能源管理相关问题。但是，这些方法都未同时考虑运动控制性能指标、计算资源有限的约束，因此难以确保实际应用过程中系统运动控制、计算复杂度与能量管理之间的平衡。此外，由于不同工况下，对功率分配有着不同的要求，显然基于事件触发预测机制的引入可以对功率分配做出预判性的调整、管理和优化，并通过进一步减少求解mpc优化问题的次数达到节省计算量的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种在满足约束和功率需求的情况下，基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能源管理方法，获取最优能耗经济性及运动控制，以解决串联型混合动力汽车的能源管理控制中实际约束、计算资源受限、给定性能无法满足以及能耗大的问题。
2、一种基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能源管理方法，包括以下步骤：
3、步骤一，对串联型混合动力汽车的动力系统以及动力学系统进行建模，得到整车系统模型；
4、(1)对串联型混合动力汽车的动力学系统建模得到纵向动力学模型，表示为：
5、
6、其中，mv为整车的质量，v为车辆的纵向速度；混合动力汽车牵引力fv由永磁同步电机提供；fr＝frmvgcosθ为滚动阻力，fr为滚动阻力系数，θ为路面倾角；fd＝0.5afcdv2为空气阻力，af为迎风面积，cd为空气阻力系数；fg＝mvg sinθ为爬坡阻力；g为引力常数；
7、(2)串联型混合动力汽车动力系统的能量流动模型具体为：
8、动力系统的能量流动包括：内燃机燃料燃烧的能量提供给发动机，发动机为永磁同步发电机提供能量；永磁同步发电机和动力电池组输出的电能通过转化器后输入电动机，或者永磁同步发电机输出的能量通过转化器输入动力电池组储电；电动机将能量传输给传动系统，通过传动系统驱动串联型混合动力汽车。
9、动力系统的整体能量流动模型为：
10、
11、其中，pt为传动系统的传动功率，ηi为转化器的能量转换效率常数，ηm为电动机效率常数，ηt为传动系统的恒定传动效率常数，sign(·)为符号函数，pb为动力电池组功率，pg为永磁同步发电机功率，ηb为动力电池组充放电效率常数。
12、(3)基于动力学模型和动力模型建立整车系统模型；
13、永磁同步发电机功率pg＝fgv，动力电池组功率pb＝fbv，其中永磁同步发电机的牵引力为fg＝mvug，动力电池组的牵引力为fb＝mvub。
14、选择整车系统状态为x(t)＝[s(t) v(t) soc(t) mf(t) fg(t) fb(t)]t，控制输入为u(t)＝[ug ub]t，则得到包括运动控制和动力系统模型的整车系统模型为：
15、
16、其中，pv(t)＝pt(t)+ph(t)，pv(t)为牵引力功率，ph(t)为刹车能量耗损。电池组荷电状态soc∈[0,1]表示电池剩余电量，uoc为电池开路电压，r为电池组电阻，cmax为电池额定容量；mf(t)为内燃机燃料流量，为内燃机空载情况下的燃料流量初始值，q为汽油低热值，αf为能量转换常数，s(t)为车辆位置。
17、上述整车系统用一般非线性函数表示为：
18、
19、其中，
20、步骤二，基于整车系统模型构建多目标mpc约束优化问题的目标函数；
21、当前t时刻多目标mpc约束优化问题的目标函数为：
22、
23、其中，t为预测时域，x(s|t)为系统在t时刻对t+s时刻误差状态的预测，u(s|t)为系统在t时刻对t+s时刻控制输入的预测。l(x(s|t)，u(s|t))为阶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于事件触发多目标MPC的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发多目标MPC的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，串联型混合动力汽车的动力学系统建模得到纵向动力学模型，表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于事件触发多目标MPC的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，串联型混合动力汽车动力系统的能量流动模型为：
4.根据权利要求3所述的一种基于事件触发多目标MPC的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，动力系统的能量流动包括：内燃机燃料燃烧的能量提供给发动机，发动机为永磁同步发电机提供能量；永磁同步发电机和动力电池组输出的电能通过转化器后输入电动机，或者永磁同步发电机输出的能量通过转化器输入动力电池组；电动机将能量传输给传动系统，通过传动系统驱动串联型混合动力汽车。
5.根据权利要求1所述的一种基于事件触发多目标MPC的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，约束条件包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，串联型混合动力汽车的动力学系统建模得到纵向动力学模型，表示为：
3.根据权利要求1所述的一种基于事件触发多目标mpc的串联型混合动力汽车能源管理方法，其特征在于，串联型混合动力汽车动力系统的能量流动模型为：
4.根据权利要求3所述的一种...
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