[发明专利]基于支持向量机的发动机怠速控制系统设计方法

权利要求书

1.一种基于支持向量机的发动机怠速控制系统设计方法，其特征在于：其步骤是：

①根据系统的内部结构选取适当的输入输出变量；

②针对系统的动态特性设计适当的训练样本和测试样本，并对训练样本进行挑选，除去相似样本，以保证在全面的提取系统特征的同时保证训练样本数量最小；

③将获得的训练样本对支持向量机进行离线训练，以获取支持向量机模型；

④对得到的支持向量机模型进行在线线性化，以减小计算负担并保留系统动态特性；

⑤考虑发动机怠速工况下节气门开度约束，利用模型预测控制算法构造代价函数，并通过求解代价函数对应的最优问题，获得控制输入作用于系统，从而实现对系统的控制。

2.根据权利要求1所述的基于支持向量机的发动机怠速控制系统设计方法，其特征在于：所述的输入输出变量具有两个状态量：发动机转速和进气歧管压强，关于发动机转速的支持向量机模型的输出变量为发动机转速的预测值，关于进气歧管压强的支持向量机模型的输出变量为发动机进气歧管压强的预测值。

3.根据权利要求1所述的基于支持向量机的发动机怠速控制系统设计方法，其特征在于：支持向量机模型：

1)支持向量机学习过程

采用MATLAB版本的LIBSVM工具箱对模型进行离线学习，设定训练样本的格式：

其中N为发动机转速，P_m为进气歧管压强，θ_th为节气门开度，T_L为可测负载扭矩，u(i)为输入数据，y(i+1)为预测值；得到发动机转速的支持向量机的预测模型表达式：

其中n_sv1为支持向量的个数，α_i和为学习得到的权值，b为阈值，K₁(u(i)，u(k))为选择的核函数，表达式如下：

K₁(u(i)，u(k))＝exp(-γ₁|u(i)-u(k)|²)γ₁＞0 (4)

对于发动机系统中的另一个状态量P_m，采用同样的方法，使用的训练样本为{u(i)，P_m(i+1)}，i＝1，2，…，n，核函数为

得到进气歧管压强的支持向量机预测模型表达式：

4.根据权利要求1所述的基于支持向量机的发动机怠速控制系统设计方法，其特征在于：在线线性化处理：

定义一个当前时刻的操作点：

u_k＝(N(k)，θ_th(k)，P_m(k)，T_L(k)) (7)

在此操作点对模型进行线性化，得到的模型数学表达式如下

其中，公式中的未知参数用以下公式求得：

将模型表达式整理成增量形式：

得到进气歧管压强的模型增量表达式：

其中