[发明专利]一种米勒循环发动机扭矩控制方法和装置

说明书

本发明提供了一种米勒循环发动机扭矩控制方法，其包括：建立油耗排放高斯模型：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；建立扭矩控制的优化规则：确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则；扭矩控制策略的全局寻优：根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机目标扭矩和参数控制目标。本发明还提供一种米勒循环发动机扭矩控制装置，利用高斯模型预测方法优化混合动力米勒循环发动机油耗及污染物排放。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种米勒循环发动机扭矩控制方法和装置。

背景技术

一般来说，混合动力汽车控制策略的设计目标包括：燃油经济性好、尾气排放低、成本低以及系统安全稳定。

早期的混合动力汽车控制策略大多基于速度控制，即利用速度大小作为控制依据，当车速较低时，关闭发动机，由电动机驱动汽车；当车速大于设定值时，由发动机单独驱动汽车；当汽车所需的驱动力大于发动机最大能提供的驱动力时，由发动机和电动机共同驱动汽车；当车速为负时，电动机收集能量，并将其储存于动力电池组中。虽然基于速度的混合动力汽车控制策略简单，且控制器的开发比较容易，但是由于其控制参数单一，动态特性差，并不能满足混合动力汽车控制器的设计要求。

目前现有的混合动力汽车控制策略基本上都基于转矩或者功率进行控制，主要有优化算法控制策略和基于优化算法的规则控制策略。

优化算法控制策略分为瞬时优化控制策略和全局优化控制策略两种。其中，瞬时优化控制策略是根据动力系统的动力需求，实时计算三个动力源在不同动力分配下的瞬时油耗和排放，选择最优分配组合用以控制混合动力系统进行动力输出；在某一时刻，将发电机发出的电能和电动机消耗的电能按照一定比例转化为发动机的燃油消耗，从而确定整个混合动力系统的燃油消耗。瞬时优化控制策略能达到某一时刻混合动力系统动力分配最优化。

基于优化算法的规则控制策略是使用优化算法计算出混合动力汽车在其常规各种工况下的动力分配方案，依据优化算法的计算结果，制定控制规则，最终利用由优化算法得出的控制规则对混合动力汽车进行控制。

高斯过程回归是基于贝叶斯理论和统计学习理论发展起来的一种全新机器学习方法，适于处理高维数、小样本和非线性等复杂回归问题，与神经网络和支持向量机相比，该方法具有容易实现、超参数自适应获取以及输出具有概率意义等优点，方便与预测控制、自适应控制、贝叶斯滤波等相结合。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种通过高斯模型预测以对混合动力车辆的油耗排放水平进行预测、分析以及优化的米勒循环发动机扭矩控制方法和装置。

本发明提供了一种米勒循环发动机扭矩控制方法，其包括：

建立油耗排放高斯模型：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；

建立扭矩控制的优化规则：基于瞬时油耗量与瞬时污染物排放量的总和最小或者瞬时油耗量、瞬时NO_X排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量至少其中之一最小，确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则，所述瞬时污染物排放量包括瞬时NO_X排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量；

扭矩控制策略的全局寻优：根据发动机总需求扭矩以及高斯模型，预测可行的发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围；