1.一种考虑电机能耗的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,前车车速预测模块基于滚动车速序列法和车速预测算法,使用前车历史车速信息对前车车速进行在线预测,并将预测车速转化为预测加速度,作为扰动引入至能量最优自适应巡航控制器;基于接收到的车辆行驶状态信息以及离线获得的电机能耗模型,能量最优自适应巡航控制器建立经济性评价指标、跟踪性评价指标、舒适性评价指标以及安全性约束条件,基于自适应权重参数以综合考虑上述各性能指标并适应不同行驶工况下的性能需求,构造待优化问题的目标函数及其约束条件,求出最优转矩经执行机构作用至受控车辆,完成受控车辆的跟驰行驶。
2.根据权利要求1所述的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,所述经济性评价指标为:
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其中:电机能耗模型f(ni,Ti)=a0+a1·n+a2·T+a3·n+a4·T+a5·n·T,n为电机转速,T为电机转矩,Ts为预测方程离散化时所使用的时间间隔,Np为模型预测控制算法的预测时域时长,a0、a1、a2、a3、a4、a5均为拟合系数。
3.根据权利要求1所述的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,所述预测加速度为预
测的前车车速,Ts为预测方程离散化时所使用的时间间隔,Np为模型预测控制算法的预测时域时长,vprevious为上一时刻的前车车速。
4.根据权利要求1所述的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,所述待优化问题的目标函数及约束条件为:
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Loss=w1·peconomy+w2·ptracking+w3·pcomfort+ρεs.t.ΔTmin‑ε1<ΔT(i)<ΔTmax+ε1ahmin‑ε2<ah(i)<ahmax+ε2Xrel(i)>dmin‑ε3
εmin<ε<εmax
其中:Ptracking为跟踪性评价指标,Pcomfort为舒适性评价指标,w1、w2、w3为自适应权重参数,ρ为松弛因子的权重参数,ε1、ε2、ε3为松弛变量,ΔT为受控车辆的转矩增量,ah为受控车辆的加速度,dmin为两车静止时的最小车间距,xrel为受控车辆与前方目标跟弛车辆之间的间距;
所述自适应权重参数表现为:当车速较低,增加跟踪性指标的权重参数w2;当车速较高时,增加经济性指标的权重参数w1;当车辆制动时,增加经济性指标的权重参数w1。
5.根据权利要求1所述的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,所述行驶状态信息包括受控车辆与前方目标跟弛车辆之间的间距xrel(t)、相对车速vrel(t)和预测加速度。
6.根据权利要求1所述的能量最优自适应巡航控制方法,其特征在于,所述滚动车速序列法具体为:获取新的前车车速时,舍弃掉上一时刻获得的前车历史车速序列中的第一个车速,各时刻的车速前移一位,将新的前车车速作为车速序列的最后一位,完成前车历史车速序列的更新。
7.一种考虑电机能耗的能量最优自适应巡航控制系统,其特征在于,包括:状态监测模块,包括以此进行信号传输的状态获取单元、状态计算单元和状态存储单元,状态获取单元将受控车辆与前车的相对车速vrel(t)、受控车辆的车速vh(t)传输给状态计算单元,状态计算单元计算得到前车车速vp(t),状态存储单元将前车车速vp(t)保存至前车车速序列[vp(1),…,vp(t)]中,并将所述序列输入前车车速预测模块;
前车车速预测模块,包括车速预处理单元和车速预测单元,车速预处理单元获取当前时刻之前一段固定时长的前车历史车速序列,所述前车历史车速序列作为车速预测单元的输入,车速预测单元输出预测车速序列,所述预测车速序列转化为预测加速度序列,并作为扰动输入能量最优自适应巡航控制器;
能量最优自适应巡航控制器,接收车辆行驶状态信息,并基于离线获得的电机能耗模型,建立经济性评价指标Peconomy、跟踪性评价指标Ptrack、舒适性评价指标Pcomfort、安全性约束条件,构造待优化问题的目标函数及其约束条件,求出最优转矩控制增量序列及其对应的最优转矩序列,将最优转矩序列的第一个元素Tdes(1)输入至执行模块;
执行模块,包括驱动/制动识别单元、计算单元和执行机构,驱动/制动识别单元根据最优转矩序列的第一个元素,判断当前时刻是处于驱动模式还是制动模式,确定执行机构是电机还是液压执行系统;所述计算单元用于将期望的制动转矩Tdes(1)等效计算为期望的液压压强Phyd‑des。
8.根据权利要求7所述的能量最优自适应巡航控制系统,其特征在于,所述执行机构包括:
电机,用于对期望的制动转矩进行外特性限制,并提供动态转矩Tfact;
液压执行系统,用于提供液压制动力Thyd‑fact,以实现对电制动力的补偿。