用于提高計(jì)算效率的模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于提高計(jì)算效率的模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)和方法。一種模型預(yù)測(cè)控制（MPC）模塊實(shí)施多次迭代以基于轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、表格矩陣和基解矩陣來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的一組當(dāng)前目標(biāo)值。每次迭代包括：確定基解矩陣是否呈非標(biāo)準(zhǔn)形式；當(dāng)基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于非基本對(duì)的原始變量的第一輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列；當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列；以及基于表格矩陣的第一列來選擇性地更新基解矩陣。
【專利說明】
用于提高計(jì)算效率的模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2015年2月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/115，293的權(quán)益。上述申請(qǐng)的公 開內(nèi)容整體上通過引用并入本文中。
[0002] 本申請(qǐng)與美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/675,828相關(guān)，其在2015年4月1日提交，且要求2015 年2月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/115，208的權(quán)益。上述申請(qǐng)的公開內(nèi)容整體上通過引 用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，且更確切地涉及用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 此處提供的背景描述是出于大體呈現(xiàn)本公開的背景的目的。目前指定的發(fā)明人的 工作(在于此背景部分中所描述的范圍內(nèi)）以及在申請(qǐng)時(shí)可能不被確定為現(xiàn)有技術(shù)的描述 的方面既不明確地也不隱含地被認(rèn)為是對(duì)抗本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005] 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣與燃料混合物以驅(qū)動(dòng)活塞，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。經(jīng) 由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流。更確切地，節(jié)流閥調(diào)節(jié)節(jié)流面積，從而增加或減少進(jìn) 入發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流。當(dāng)節(jié)流面積增大時(shí)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴射 燃料的速率，以將所需的空氣/燃料混合物提供到氣缸和/或達(dá)到所需的轉(zhuǎn)矩輸出。增加提 供到氣缸的空氣與燃料的量使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出增大。
[0006] 在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花開始提供到氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點(diǎn) 火發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸中的壓縮燃燒提供到氣缸的空氣/燃料混合物?；鸹ǘ〞r(shí)和氣流可以是用 于調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的主要機(jī)構(gòu)，而燃料流可以是用于調(diào)節(jié)壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)矩輸出的主要機(jī)構(gòu)。
[0007] 已開發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩以達(dá)到所需的轉(zhuǎn)矩。然而，傳統(tǒng) 的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)并不如所需要的那么準(zhǔn)確地來控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。另外，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)并未提供快速響應(yīng)來控制信號(hào)或在影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的各種裝置當(dāng)中協(xié)調(diào) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在一個(gè)特征中，公開了車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模炔基于駕駛員輸入產(chǎn) 生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊將第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。 模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊實(shí)施多次迭代以基于第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、表格矩陣和基解 矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。每次迭代包括MPC模塊:確定基解矩陣:呈包括原始變量和對(duì) 偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)形式； 當(dāng)基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于非基本對(duì)的原始變量的第一輸入位置來識(shí)別表格矩陣的 第一列；當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于基本對(duì) 的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列；以及基于表格矩陣的第一列來選擇 性地更新基解矩陣。致動(dòng)器模炔基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。
[0009] 在另外的特征中，當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，MPC 模炔基于基解矩陣的輸入來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0010] 在另外的特征中，當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，MPC 模炔基于基解矩陣的輸入來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0011] 在另外的特征中，當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，MPC 模塊:基于基解矩陣的輸入來分別確定目標(biāo)值的變化；以及通過分別將所述變化與上一組 目標(biāo)值相加來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0012] 在另外的特征中，當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，MPC模炔基于與絕對(duì)值最大的負(fù)原始 變量成對(duì)的對(duì)偶變量的第三輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列。
[0013] 在另外的特征中，MPC模炔基于以下兩者之間的比值來選擇性地更新基解矩陣:基 解矩陣的對(duì)偶變量和基解矩陣的原始變量中的一者；以及表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入。
[0014] 在另外的特征中，對(duì)于基解矩陣的每個(gè)對(duì)偶變量和原始變量，MPC模塊:確定基解 矩陣的所述輸入和表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入之間的比值;識(shí)別所述比值中的正的且最小的 一個(gè);以及基于表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入的輸入位置來選擇性地更新基解矩陣。
[0015] 在另外的特征中，當(dāng)所述比值中沒有一個(gè)為正時(shí)，MPC模塊指示已發(fā)生故障。
[0016] 在另外的特征中，MPC模塊對(duì)于等于0的預(yù)定加權(quán)值不執(zhí)行矩陣輸入的矩陣相乘。
[0017] 在另外的特征中，升壓致動(dòng)器模炔基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第二者來控制渦輪增 壓器的廢氣門的開度;排氣再循環(huán)(EGR)致動(dòng)器模炔基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第三者來控 制EGR閥的開度;且移相器致動(dòng)器模塊分別基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第四者和第五者來控 制進(jìn)氣閥定相和排氣閥定相。致動(dòng)器模炔基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中的所述一者來控制節(jié)流閥 的開度。
[0018] 在一個(gè)特征中，公開了一種車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法。所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法包括:基 于駕駛員輸入產(chǎn)生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求;將第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求;使用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊，所述MPC模塊實(shí)施多次迭代以基于第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、發(fā)動(dòng)機(jī) 模型、表格矩陣和基解矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值，每個(gè)迭代包括:確定基解矩陣:呈包括 原始變量和對(duì)偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì) 的標(biāo)準(zhǔn)形式；當(dāng)基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于非基本對(duì)的原始變量的第一輸入位置來識(shí) 別表格矩陣的第一列；當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù) 時(shí)，基于基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列；以及基于表格矩陣 的第一列來選擇性地更新基解矩陣。所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法還包括:基于一組當(dāng)前目標(biāo)值中 的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。
[0019] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括：當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，基于基解矩陣的輸入來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0020] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括：當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，基于基解矩陣的輸入來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0021] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括：當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，分別基于基解矩陣的輸入來確定目標(biāo)值的變化；以及通過 分別將所述變化與上一組目標(biāo)值相加來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0022] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括:當(dāng)基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基 于與絕對(duì)值最大的負(fù)原始變量成對(duì)的對(duì)偶變量的第三輸入位置來識(shí)別表格矩陣的第一列。
[0023] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括:基于以下各者之間的比值來 選擇性地更新基解矩陣:基解矩陣的對(duì)偶變量和基解矩陣的原始變量中的一者；以及表格 矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入。
[0024] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括，對(duì)于基解矩陣的每個(gè)對(duì)偶變 量和原始變量:確定基解矩陣的所述輸入和表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入之間的比值;識(shí)別所 述比值中的正的且最小的一個(gè);以及基于表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入的輸入位置來選擇性地 更新基解矩陣。
[0025]在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括：當(dāng)所述比值中沒有一個(gè)為正 時(shí)，指示已發(fā)生故障。
[0026] 在另外的特征中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括:對(duì)于等于0的預(yù)定加權(quán)值不執(zhí) 行矩陣輸入的矩陣相乘。
[0027] 在另外的特征方面中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)一步包括:基于所述一組當(dāng)前目標(biāo) 值中的第二者來控制渦輪增壓器的廢氣門的開度;基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第三者來 控制排氣再循環(huán)(EGR)致動(dòng)器閥的開度；以及分別基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第四者和 第五者來控制進(jìn)氣閥定相和排氣閥定相。
[0028] 根據(jù)本公開，其還存在以下技術(shù)方案： 1. 一種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其包括： 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊，其基于駕駛員輸入產(chǎn)生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊，其將所述第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊，其實(shí)施多次迭代以基于所述第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的模 型、表格矩陣和基解矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值，其中，在每次迭代中，所述MPC模塊： 確定所述基解矩陣:呈包括原始變量和對(duì)偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包 括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)形式； 當(dāng)所述基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于所述非基本對(duì)的所述原始變量的第一輸入位置 來識(shí)別所述表格矩陣的第一列； 當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于所 述基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別所述表格矩陣的所述第一列；以及 基于所述表格矩陣的所述第一列來選擇性地更新所述基解矩陣；以及 致動(dòng)器模塊，其基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。
[0029] 2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且 所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模炔基于所述基解矩陣的輸入來確定所述 一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0030] 3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且 所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模炔基于所述基解矩陣的輸入來確定所述 一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0031] 4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且 所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模塊： 基于所述基解矩陣的輸入來分別確定所述目標(biāo)值的變化;以及 通過分別將所述變化與上一組目標(biāo)值相加來確定所述一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0032] 5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)， 所述MPC模炔基于與絕對(duì)值最大的負(fù)原始變量成對(duì)的所述對(duì)偶變量的第三輸入位置來識(shí)別 所述表格矩陣的所述第一列。
[0033] 6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述MPC模炔基于以下兩者之間 的比值來選擇性地更新所述基解矩陣： 所述基解矩陣的對(duì)偶變量和所述基解矩陣的原始變量中的一者；以及 所述表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入。
[0034] 7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，對(duì)于所述基解矩陣的每個(gè)對(duì)偶 變量和原始變量，所述MPC模塊:確定所述基解矩陣的輸入與所述表格矩陣的所述相對(duì)應(yīng)的 輸入之間的比值;識(shí)別所述比值中的正的且最小的一個(gè)；以及基于所述表格矩陣的所述相 對(duì)應(yīng)的輸入的所述輸入位置來選擇性地更新所述基解矩陣。
[0035] 8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述比值中沒有一個(gè)為正時(shí)， 所述MPC模塊指示已發(fā)生故障。
[0036] 9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述MPC模塊針對(duì)等于0的預(yù)定 加權(quán)值不執(zhí)行矩陣輸入的矩陣相乘。
[0037] 10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括： 升壓致動(dòng)器模塊，其基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第二者來控制渦輪增壓器的廢氣門 的開度； 排氣再循環(huán)(EGR)致動(dòng)器模塊，其基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第三者來控制EGR閥的 開度；以及 移相器致動(dòng)器模塊，其分別基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第四者和第五者來控制進(jìn)氣 閥定相和排氣閥定相， 其中，所述致動(dòng)器模炔基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的所述一者來控制節(jié)流閥的開度。
[0038] 11. -種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其包括： 基于駕駛員輸入產(chǎn)生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 將所述第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 使用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊，所述MPC模塊實(shí)施多次迭代以基于所述第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的模型、表格矩陣和基解矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值，每次迭代包括： 確定所述基解矩陣:呈包括原始變量和對(duì)偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包 括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)形式； 當(dāng)所述基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于所述非基本對(duì)的所述原始變量的第一輸入位置 來識(shí)別所述表格矩陣的第一列； 當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于所 述基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別所述表格矩陣的所述第一列；以及 基于所述表格矩陣的所述第一列來選擇性地更新所述基解矩陣；以及 基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。
[0039] 12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括：當(dāng)所述基解矩陣呈 標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，基于所述基解矩陣的輸入來確定所述一 組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0040] 13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括：當(dāng)所述基解矩陣呈 標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，基于所述基解矩陣的輸入來確定所述一 組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0041] 14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括，當(dāng)所述基解矩陣呈 標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的所有原始變量為正時(shí)： 基于所述基解矩陣的輸入來分別確定所述目標(biāo)值的變化;以及 通過分別將所述變化與上一組目標(biāo)值相加來確定所述一組當(dāng)前目標(biāo)值。
[0042] 15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括：當(dāng)所述基解矩陣呈 標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于與絕對(duì)值最大的負(fù)原始變量成對(duì)的所述對(duì)偶變量的第三輸入位置來識(shí)別 所述表格矩陣的所述第一列。
[0043] 16.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括:基于以下兩者之間 的比值來選擇性地更新所述基解矩陣： 所述基解矩陣的對(duì)偶變量和所述基解矩陣的原始變量中的一者；以及 所述表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入。
[0044] 17.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括，對(duì)于所述基解矩陣 的每個(gè)對(duì)偶變量和原始變量： 確定所述基解矩陣的輸入與所述表格矩陣的所述相對(duì)應(yīng)的輸入之間的比值； 識(shí)別所述比值中的正的且最小的一個(gè)；以及 基于所述表格矩陣的所述相對(duì)應(yīng)的輸入的所述輸入位置來選擇性地更新所述基解矩 陣。
[0045] 18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括：當(dāng)所述比值中沒有 一個(gè)為正時(shí)，指示已發(fā)生故障。
[0046] 19.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括:對(duì)于等于0的預(yù)定加 權(quán)值不執(zhí)行矩陣輸入的矩陣相乘。
[0047] 20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其進(jìn)一步包括： 基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第二者來控制渦輪增壓器的廢氣門的開度； 基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第三者來控制排氣再循環(huán)(EGR)致動(dòng)器閥；以及 分別基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第四者和第五者來控制進(jìn)氣閥定相和排氣閥定相； 以及 基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的所述一者來控制節(jié)流閥的開度。
[0048]本公開的另外的適用領(lǐng)域?qū)囊韵旅枋?、?quán)利要求書和附圖變得顯而易見。詳細(xì) 描述和特定示例旨在僅用于說明的目的而并非旨在限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0049]本公開將從詳細(xì)描述和附圖變得更充分理解的，其中： 圖1是示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能性框圖； 圖2是示例發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能性框圖； 圖3是示例空氣控制模塊的功能性框圖；以及 圖4是描繪求解優(yōu)化問題和確定目標(biāo)值的示例方法的流程圖；以及 圖5是描繪使用模型預(yù)測(cè)控制來控制節(jié)流閥、進(jìn)氣和排氣閥定相、廢氣門和排氣再循環(huán) (EGR)閥的示例方法的流程圖。
[0050] 在附圖中，可重復(fù)使用附圖標(biāo)記來指示相似和/或相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。更確切地，ECM分別基于目標(biāo)值來 控制發(fā)動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器，該目標(biāo)值是基于所請(qǐng)求的轉(zhuǎn)矩量確定的。例如，ECM:基于目標(biāo)進(jìn)氣和 排氣移相器角度來控制進(jìn)氣和排氣凸輪軸定相;基于目標(biāo)節(jié)流閥開度來控制節(jié)流閥；基于 目標(biāo)排氣再循環(huán)(EGR)開度來控制EGR閥；以及基于目標(biāo)廢氣門占空比來控制渦輪增壓器的 廢氣門。
[0052] ECM能夠使用多個(gè)單輸入單輸出（SIS0)控制器來分別確定目標(biāo)值，例如，比例積分 微分(PID)控制器。然而，當(dāng)使用多個(gè)SIS0控制器時(shí)，可設(shè)定目標(biāo)值以維持系統(tǒng)穩(wěn)定性，但這 是以可能的燃料消耗減少為代價(jià)。額外地，對(duì)單獨(dú)的SIS0控制器的校準(zhǔn)和設(shè)計(jì)會(huì)是昂貴且 耗時(shí)的。
[0053]本公開的ECM使用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)來產(chǎn)生目標(biāo)值。更確切地，ECM通過迭代地求 解每個(gè)控制回路的約束二次優(yōu)化問題來確定最優(yōu)目標(biāo)值。本公開的ECM以高效計(jì)算方式來 求解優(yōu)化問題。
[0054]現(xiàn)參考圖1，呈現(xiàn)了示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能性框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī) 102,該發(fā)動(dòng)機(jī)102基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入使空氣/燃料混合物燃燒以產(chǎn) 生用于車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是汽油火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0055] 空氣經(jīng)由節(jié)流閥112被吸入進(jìn)氣歧管110。僅舉例說明，節(jié)流閥112可包括具有可旋 轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116，該節(jié)流閥致動(dòng)器模 塊116調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度以控制被吸入進(jìn)氣歧管110中的空氣量。
[0056] 來自進(jìn)氣歧管110的空氣被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括多個(gè) 氣缸，但是出于說明的目的示出了單個(gè)代表性氣缸118。僅舉例說明，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括2、3、 4、5、6、8、10和/或12個(gè)氣缸。ECM 114可命令氣缸致動(dòng)器模塊120選擇性地停用氣缸中的一 些，從而可在一些發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件下改善燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0057] 發(fā)動(dòng)機(jī)102可使用四沖程循環(huán)來操作?？蓪⑾挛乃枋龅乃膫€(gè)沖程稱為進(jìn)氣沖程、 壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸的每次回轉(zhuǎn)(未示出）期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四個(gè) 沖程中的兩個(gè)。因此，為使氣缸118經(jīng)歷所有四個(gè)沖程，需要兩次曲軸回轉(zhuǎn)。
[0058]在進(jìn)氣沖程期間，來自進(jìn)氣歧管110的空氣經(jīng)由進(jìn)氣閥122被吸入氣缸118中。ECM 114控制燃料致動(dòng)器模塊124，該燃料致動(dòng)器模塊124調(diào)節(jié)燃料噴射以達(dá)到目標(biāo)空氣/燃料 比?？稍谥行奈恢锰幓蛟诙鄠€(gè)位置處(例如，在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣閥122附近)將燃料噴射至進(jìn) 氣歧管110中。在各種執(zhí)行(未示出）中，可將燃料直接噴射至氣缸中或噴射至與氣缸相關(guān)聯(lián) 的混合室中。燃料致動(dòng)器模塊124可停止將燃料噴射到被停用的氣缸。
[0059]所噴射的燃料與空氣混合并且在氣缸118中產(chǎn)生空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期 間，氣缸118內(nèi)的活塞（未示出）壓縮空氣/燃料混合物?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126基于來自ECM 114的信號(hào)使氣缸118中的火花塞128通電，其點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。可相對(duì)于當(dāng)活塞處于 其最上位置時(shí)的時(shí)間（稱為上止點(diǎn)(TDC))來指定火花的定時(shí)。
[0060]火花致動(dòng)器模塊126可通過指定在TDC之前或之后多遠(yuǎn)的定時(shí)信號(hào)來控制以產(chǎn)生 火花。由于活塞位置直接與曲軸旋轉(zhuǎn)有關(guān)，所以火花致動(dòng)器模塊126的操作可與曲軸角同 步?？蓪a(chǎn)生火花稱為點(diǎn)火事件?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可具有針對(duì)每一點(diǎn)火事件改變火花定 時(shí)的能力。當(dāng)上個(gè)點(diǎn)火事件與下個(gè)點(diǎn)火事件之間的火花定時(shí)改變時(shí)，火花致動(dòng)器模塊126可 針對(duì)下個(gè)點(diǎn)火事件改變火花定時(shí)?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可停止將火花提供到被停用的氣缸。 [0061 ]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞遠(yuǎn)離TDC，由此驅(qū)動(dòng)曲軸?？蓪?燃燒沖程限定為在活塞到達(dá)TDC的時(shí)間與活塞到達(dá)下止點(diǎn)(BDC)的時(shí)間之間的時(shí)間。在排氣 沖程期間，活塞開始移離BDC并且經(jīng)由排氣閥130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系 統(tǒng)134從車輛排出。
[0062] 進(jìn)氣閥122可通過進(jìn)氣凸輪軸140來控制，而排氣閥130可通過排氣凸輪軸142來控 制。在各種執(zhí)行中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可控制氣缸118的多個(gè)進(jìn)氣閥(包 括進(jìn)氣閥122 )和/或可控制多列氣缸(包括氣缸118 )的進(jìn)氣閥（包括進(jìn)氣閥122 )。類似地，多 個(gè)排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可控制氣缸118的多個(gè)排氣閥和/或可控制多列氣缸 (包括氣缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。在各種其它執(zhí)行中，進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130 可通過除凸輪軸之外的其它裝置來控制，例如，無凸輪閥致動(dòng)器。氣缸致動(dòng)器模塊120可通 過禁用進(jìn)氣閥122和/或排氣閥130的開度來停用氣缸118。
[0063]當(dāng)進(jìn)氣閥122被打開時(shí)的時(shí)間可相對(duì)于活塞TDC通過進(jìn)氣凸輪移相器148來改變。 當(dāng)排氣閥130被打開時(shí)的時(shí)間可相對(duì)于活塞TDC通過排氣凸輪移相器150來改變。移相器致 動(dòng)器模塊158可基于來自ECM 114的信號(hào)來控制進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。 當(dāng)執(zhí)行時(shí)，可變的閥升程(未示出）也可通過移相器致動(dòng)器模塊158來控制。
[0064] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括熱渦輪機(jī)160-1，該熱渦輪 機(jī)160-1由流經(jīng)排氣系統(tǒng)134的熱排氣供以動(dòng)力。渦輪增壓器還包括由渦輪機(jī)160-1驅(qū)動(dòng)的 冷空氣壓縮機(jī)160-2。壓縮機(jī)160-2壓縮引入節(jié)流閥112的空氣。在各種執(zhí)行中，由曲軸驅(qū)動(dòng) 的增壓器(未示出）可壓縮來自節(jié)流閥112的空氣并且將壓縮空氣遞送到進(jìn)氣歧管110。
[0065] 廢氣門162可允許排氣繞過渦輪機(jī)160-1，由此減少由渦輪增壓器提供的升壓(進(jìn) 氣壓縮量）。升壓致動(dòng)器模塊164可通過控制廢氣門162的開度來控制渦輪增壓器的升壓。在 各種執(zhí)行中，可執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上渦輪增壓器，且可通過升壓致動(dòng)器模塊164來進(jìn)行控 制。
[0066] 空氣冷卻器(未示出）可將來自壓縮空氣負(fù)載的熱量轉(zhuǎn)移到冷卻介質(zhì)，例如，發(fā)動(dòng) 機(jī)冷卻劑或空氣。可將使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑來冷卻壓縮空氣負(fù)載的空氣冷卻器稱為中間冷卻 器?？蓪⑹褂每諝鈦砝鋮s壓縮空氣負(fù)載的空氣冷卻器稱為增壓空氣冷卻器。壓縮空氣負(fù)載 可(例如)經(jīng)由壓縮和/或從排氣系統(tǒng)134的部件接收熱量。雖然出于說明的目的被示為分開 的，但渦輪機(jī)160-1和壓縮機(jī)160-2可附接至彼此，從而使進(jìn)氣非常接近熱排氣。
[0067] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170,該EGR閥170選擇性地使排氣改向 返回到進(jìn)氣歧管110 JGR閥170可位于渦輪增壓器的渦輪機(jī)160-1上游。EGR閥170可通過EGR 致動(dòng)器模塊172基于來自ECM 114的信號(hào)進(jìn)行控制。
[0068]可使用曲軸位置傳感器180來測(cè)量曲軸的位置。可基于曲軸位置來確定曲軸的旋 轉(zhuǎn)速度(發(fā)動(dòng)機(jī)速度）?？墒褂冒l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫 度。ECT傳感器182可位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)，或位于冷卻劑進(jìn)行循環(huán)所在的其它位置(例如，散熱 器(未示出）)處。
[0069]可使用歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器184來測(cè)量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種執(zhí)行 中，可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空度，所述發(fā)動(dòng)機(jī)真空度是環(huán)境空氣壓力和進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力之間 的差值?？墒褂每諝赓|(zhì)量氣流(MAF)傳感器186來測(cè)量流入進(jìn)氣歧管110中的空氣的質(zhì)量流 率。在各種執(zhí)行中，MAF傳感器186可位于殼體中，該殼體也包括節(jié)流閥112。
[0070] 節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可使用一個(gè)或更多個(gè)節(jié)流閥位置傳感器(TPS)190來監(jiān)控節(jié) 流閥112的位置?？墒褂眠M(jìn)氣溫度(IAT)傳感器192來測(cè)量被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102中的空氣的環(huán)境 溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100也可包括一個(gè)或更多個(gè)其它傳感器193,例如環(huán)境濕度傳感器、一個(gè)或 更多個(gè)爆振傳感器、壓縮機(jī)出口壓力傳感器和/或節(jié)流閥入口壓力傳感器、廢氣門位置傳感 器、EGR位置傳感器和/或一個(gè)或更多個(gè)其它合適的傳感器。ECM 114可使用來自所述傳感器 的信號(hào)以做出針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的控制決策。
[0071] ECM 114可與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出）中的檔位齒輪。例 如，ECM 114可在換檔期間減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。ECM 114可與混合動(dòng)力控制模塊196通信以協(xié)調(diào) 發(fā)動(dòng)機(jī)102和電動(dòng)馬達(dá)198的運(yùn)行。
[0072] 電動(dòng)馬達(dá)198也可充當(dāng)發(fā)電機(jī)，且可用于產(chǎn)生電能以供由車輛電氣系統(tǒng)使用和/或 供存儲(chǔ)于電池中。在各種執(zhí)行中，ECM 114、變速器控制模塊194和混合動(dòng)力控制模塊196的 各種功能可集成到一個(gè)或更多個(gè)模塊中。
[0073] 可將改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的每個(gè)系統(tǒng)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。例如，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116 可調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度以達(dá)到目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126控制火花塞以達(dá) 到相對(duì)于活塞TDC的目標(biāo)火花定時(shí)。燃料致動(dòng)器模塊124控制燃料噴射器以達(dá)到目標(biāo)燃料參 數(shù)。移相器致動(dòng)器模塊158可控制進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150以分別達(dá)到目 標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪移相器角度。EGR致動(dòng)器模塊172可控制EGR閥170以達(dá)到目標(biāo)EGR開度范 圍。升壓致動(dòng)器模塊164控制廢氣門162以達(dá)到目標(biāo)廢氣門開度范圍。氣缸致動(dòng)器模塊120控 制汽缸停用以達(dá)到啟用或停用的汽缸的目標(biāo)數(shù)量。
[0074] ECM 114產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的目標(biāo)值，以引起發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn) 矩。ECM 114使用模型預(yù)測(cè)控制來產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的目標(biāo)值，如下文進(jìn)一步論述的。
[0075]現(xiàn)參考圖2,呈現(xiàn)了示例發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能性框圖。ECM 114的示例執(zhí)行包括 駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202、軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204和推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206 ACM 114可包括混合動(dòng) 力優(yōu)化模塊208 ACM 114還可包括儲(chǔ)備/加載模塊220、轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224、空氣控制模塊 228、火花控制模塊232、氣缸控制模塊236和燃料控制模塊240。
[0076]駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202可基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入255來確定駕駛 員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254。駕駛員輸入255可以是基于(例如）加速器踏板的位置和制動(dòng)踏板的位置。 駕駛員輸入255還可以是基于巡航控制，其可以是改變車速以維持預(yù)定行車間距的自適應(yīng) 性巡航控制系統(tǒng)。駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202可存儲(chǔ)加速器踏板位置到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的一個(gè)或更多個(gè) 映射，且可基于這些映射中所選擇的一個(gè)來確定駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254。
[0077]軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204在駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254和其它軸轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求256之間進(jìn)行仲裁。 軸轉(zhuǎn)矩(車輪處的轉(zhuǎn)矩)可由包括發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)馬達(dá)的各個(gè)源所產(chǎn)生。例如，軸轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 256可包括當(dāng)檢測(cè)到正車輪滑動(dòng)時(shí)由牽引控制系統(tǒng)所請(qǐng)求的轉(zhuǎn)矩減小。當(dāng)軸轉(zhuǎn)矩克服車輪 與道路表面之間的摩擦且車輪開始在道路表面上滑動(dòng)時(shí)，發(fā)生正車輪滑動(dòng)。軸轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求256 還可包括轉(zhuǎn)矩增加請(qǐng)求以抵消負(fù)車輪滑動(dòng)，其中由于軸轉(zhuǎn)矩為負(fù)所以車輛輪胎相對(duì)于道路 表面在另外方向上滑動(dòng)。
[0078]軸轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求256還可包括制動(dòng)管理請(qǐng)求和車輛超速轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。制動(dòng)管理請(qǐng)求可減 小軸轉(zhuǎn)矩，以確保當(dāng)車輛停止時(shí)軸轉(zhuǎn)矩不超過制動(dòng)器固持住車輛的能力。車輛超速轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求可減小軸轉(zhuǎn)矩以防止車輛超過預(yù)定速度。軸轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求256還可由車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)產(chǎn) 生。
[0079]軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204基于接收到的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254和256之間的仲裁結(jié)果來輸出預(yù)測(cè) 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258。如下文所描述的，來自軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求257和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258可在用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器之前通過ECM 114的其它模塊進(jìn)行選 擇性地調(diào)節(jié)。
[0080] 通常，即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258可以是當(dāng)前所需的軸轉(zhuǎn)矩的量，而預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257可以 是在短時(shí)間內(nèi)可需要的軸轉(zhuǎn)矩的量。ECM 114控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 258的軸轉(zhuǎn)矩。然而，目標(biāo)值的不同組合可產(chǎn)生相同的軸轉(zhuǎn)矩。ECM 114可由此調(diào)整目標(biāo)值， 以使得能夠更快速地轉(zhuǎn)變到預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257,同時(shí)仍將軸轉(zhuǎn)矩維持在即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258 處。
[0081] 在各種執(zhí)行中，可基于駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254來設(shè)定預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257。在一些情形 下，例如，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求254正使得車輪在結(jié)冰表面上滑動(dòng)時(shí)，則即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258可設(shè) 定成小于預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257。在此類情況下，牽引控制系統(tǒng)（未示出）可經(jīng)由即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 258來請(qǐng)求減小，且ECM 114將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出減小到即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258。然而，ECM 114實(shí)施 此減小，使得在車輪滑動(dòng)停止時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能夠快速地恢復(fù)產(chǎn)生預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257。 [0082]通常，能夠?qū)⒓磿r(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258和(通常更高的）預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257之間的差值稱為 轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備可表示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能夠以最小延遲開始產(chǎn)生的額外轉(zhuǎn)矩(高于即時(shí) 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258)的量?？焖侔l(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器用于以最小延遲增大或減小當(dāng)前軸轉(zhuǎn)矩?？焖侔l(fā)動(dòng) 機(jī)致動(dòng)器被定義成與慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器形成對(duì)比。
[0083]通常，快速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器能夠比慢速發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器更快速地改變軸轉(zhuǎn)矩。慢速致 動(dòng)器可比快速致動(dòng)器更緩慢地響應(yīng)于其各目標(biāo)值中的變化。例如，慢速致動(dòng)器可包括響應(yīng) 于目標(biāo)值中的變化需要時(shí)間來從一個(gè)位置移到另外位置的機(jī)械部件。慢速致動(dòng)器的特征還 可以在于當(dāng)慢速致動(dòng)器開始執(zhí)行所改變的目標(biāo)值時(shí)開始改變軸轉(zhuǎn)矩所耗費(fèi)的時(shí)間量。通 常，此時(shí)間量對(duì)于慢速致動(dòng)器而言將大于快速致動(dòng)器。另外，即使在開始改變之后，軸轉(zhuǎn)矩 可需要更長(zhǎng)時(shí)間來充分響應(yīng)于慢速致動(dòng)器中的變化。
[0084]僅舉例說明，火花致動(dòng)器模塊126可以是快速致動(dòng)器。火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可通過應(yīng)用 火花來燃燒包括(例如)汽油和酒精的燃料。通過對(duì)比，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可以是慢速致 動(dòng)器。
[0085]例如，如上文所描述的，當(dāng)上個(gè)點(diǎn)火事件與下個(gè)點(diǎn)火事件之間的火花定時(shí)被改變 時(shí)，火花致動(dòng)器模塊126能夠針對(duì)下個(gè)點(diǎn)火事件改變火花定時(shí)。通過對(duì)比，節(jié)流閥開度的變 化需要更長(zhǎng)時(shí)間來影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的葉片 角度來改變節(jié)流閥開度。因此，當(dāng)節(jié)流閥112開度的目標(biāo)值改變時(shí)，因?yàn)楣?jié)流閥112響應(yīng)于該 改變從其先前位置移到新位置，所以存在機(jī)械延遲。另外，基于節(jié)流閥開度的氣流變化受到 進(jìn)氣歧管110中的空氣輸送延遲的影響。另外，直到氣缸118在下個(gè)進(jìn)氣沖程中接收到額外 空氣，壓縮該額外空氣并且開始燃燒沖程，進(jìn)氣歧管110中增加的氣流才實(shí)現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 轉(zhuǎn)矩的增加。
[0086] 將這些致動(dòng)器用作示例，能夠通過將節(jié)流閥開度設(shè)定到將允許發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生預(yù) 測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257的值來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。同時(shí)，能夠基于小于預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257的即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求258來設(shè)定火花定時(shí)。雖然節(jié)流閥開度產(chǎn)生足夠的氣流以使發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 257,但火花定時(shí)基于即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258而被延遲(其減小轉(zhuǎn)矩）。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩因此將等 于即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258。
[0087] 當(dāng)需要額外轉(zhuǎn)矩時(shí)，能夠基于預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257或在預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257與即時(shí)轉(zhuǎn)矩 請(qǐng)求258之間的轉(zhuǎn)矩來設(shè)定火花定時(shí)。在接下來的點(diǎn)火事件之前，火花致動(dòng)器模塊126可將 火花定時(shí)返回至最優(yōu)值，從而允許發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生以已存在的氣流可達(dá)到的完全的發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩因此可快速增加到預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257,而不經(jīng)歷由于改變節(jié)流閥 開度的延遲。
[0088] 軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204可將預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258輸出到推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲 裁模塊206。在各種執(zhí)行中，軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204可將預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求257和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求258 輸出到混合動(dòng)力優(yōu)化模塊208。
[0089]混合動(dòng)力優(yōu)化模塊208可確定應(yīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生多少轉(zhuǎn)矩以及應(yīng)由電動(dòng)馬達(dá)198 產(chǎn)生多少轉(zhuǎn)矩。然后，混合動(dòng)力優(yōu)化模塊208分別將修改的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求259和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求260輸出到推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206。在各種執(zhí)行中，混合動(dòng)力優(yōu)化模塊208可在混合動(dòng)力控 制模塊196中被執(zhí)行。
[0090]由推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206接收到的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求從軸轉(zhuǎn)矩域(車 輪處的轉(zhuǎn)矩)轉(zhuǎn)換到推進(jìn)轉(zhuǎn)矩域（曲軸處的轉(zhuǎn)矩）中。此轉(zhuǎn)換可發(fā)生在混合動(dòng)力優(yōu)化模塊208 之前、之后，或作為其的一部分，或代替其。
[0091]推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206在推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求290(包括經(jīng)轉(zhuǎn)換的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求和即時(shí)轉(zhuǎn) 矩請(qǐng)求)之間進(jìn)行仲裁。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206產(chǎn)生經(jīng)仲裁的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求261和經(jīng)仲裁的 即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求262?？赏ㄟ^從接收到的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求當(dāng)中選擇獲勝請(qǐng)求來產(chǎn)生經(jīng)仲裁的轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求261和262。可替代地或額外地，可通過基于接收到的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求中的另外一個(gè)或更多個(gè)修 改接收到的請(qǐng)求中的一個(gè)來產(chǎn)生經(jīng)仲裁的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。
[0092] 例如，推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求290可包括用于發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)的轉(zhuǎn)矩減小、用于防止失速的 轉(zhuǎn)矩增加以及由變速器控制模塊194所請(qǐng)求的以適應(yīng)換檔的轉(zhuǎn)矩減小。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求290還 可由離合器燃料切斷產(chǎn)生，其在駕駛員壓下手動(dòng)檔車輛中的離合器踏板時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 轉(zhuǎn)矩以防止發(fā)動(dòng)機(jī)速度的突然加劇。
[0093] 推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求290還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求，在檢測(cè)到緊急故障時(shí)可引發(fā)該發(fā)動(dòng) 機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求。僅舉例說明，緊急故障可包括:檢測(cè)到車輛被盜;起動(dòng)馬達(dá)被卡住；電子節(jié)流閥 控制問題以及意外的轉(zhuǎn)矩增加。在各種執(zhí)行中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求存在時(shí)，仲裁將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān) 閉請(qǐng)求選為獲勝請(qǐng)求。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求存在時(shí)，推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206可將0輸出為經(jīng)仲 裁的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求261和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求262。
[0094]在各種執(zhí)行中，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求僅可獨(dú)立于仲裁過程而關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)102。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩 仲裁模塊206可仍接收發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求，使得能夠?qū)?例如)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)反饋到其它轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求器。例如，可通知所有其它轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求器其已輸?shù)糁俨谩?br>[0095]儲(chǔ)備/加載模塊220接收經(jīng)仲裁的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求261和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求262。儲(chǔ)備/加 載模塊220可調(diào)整經(jīng)仲裁的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求261和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求262以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備和/或補(bǔ) 償一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載。于是儲(chǔ)備/加載模塊220將經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求264輸出到轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224。
[0096] 僅舉例說明，催化轉(zhuǎn)換器起燃過程或冷起動(dòng)減排過程可需要延遲的火花定時(shí)。儲(chǔ) 備/加載模塊220因此可將經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263增加到高于經(jīng)調(diào)整的即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 264,以產(chǎn)生用于冷起動(dòng)減排過程的延遲的火花。在另外示例中，可直接改變發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/ 燃料比和/或空氣質(zhì)量流量，例如通過診斷介入當(dāng)量比測(cè)試和/或新發(fā)動(dòng)機(jī)凈化。在開始這 些過程之前，可產(chǎn)生或增加轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備以快速補(bǔ)償由在這些過程期間缺乏空氣/燃料混合物 產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的減小。
[0097] 在預(yù)計(jì)到將來的負(fù)載的情況下，例如，動(dòng)力轉(zhuǎn)向栗操作或空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)離合器 的接合，儲(chǔ)備/加載模塊220還可產(chǎn)生或增加轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。當(dāng)駕駛員首先請(qǐng)求空氣調(diào)節(jié)時(shí)，可產(chǎn) 生用于A/C壓縮機(jī)離合器的接合的儲(chǔ)備。儲(chǔ)備/加載模塊220可增大經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 263,同時(shí)使經(jīng)調(diào)整的即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264不變以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。然后，當(dāng)A/C壓縮機(jī)離合器接 合時(shí)，儲(chǔ)備/加載模塊220可使經(jīng)調(diào)整的即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264增加 A/C壓縮機(jī)離合器的估計(jì)負(fù) 載。
[0098]轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224接收經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264。轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求 模塊224確定將如何達(dá)到經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264。轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224 可以是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型所特定的。例如，轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224可以不同方式執(zhí)行，或針對(duì)火花 點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)與壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)使用不同控制方案。
[0099]在各種執(zhí)行中，轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224可限定在所有發(fā)動(dòng)機(jī)類型中普遍的模塊與根據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)類型所特定的模塊之間的分界。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)類型可包括火花點(diǎn)火類型和壓縮點(diǎn)火 類型。在轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224之前的模塊(例如，推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206)在發(fā)動(dòng)機(jī)類型中可以 是普遍的，而轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224和后續(xù)模塊可以是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型所特定的。
[0100]轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224基于經(jīng)調(diào)整的預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264來確定空氣 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265。空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265可以是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可指在當(dāng)前操作條件下曲軸處 的轉(zhuǎn)矩。
[0101] 基于空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265來確定氣流控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的目標(biāo)值。更確切地，基于空 氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265,空氣控制模塊228確定目標(biāo)廢氣門開度范圍266、目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267、 目標(biāo)EGR開度范圍268、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪移相器角度269和目標(biāo)排氣凸輪移相器角度270?？諝?控制模塊228使用模型預(yù)測(cè)控制來確定目標(biāo)廢氣門開度范圍266、目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267、 目標(biāo)EGR開度范圍268、目標(biāo)進(jìn)氣凸輪移相器角度269和目標(biāo)排氣凸輪移相器角度270,如下 文進(jìn)一步論述的。
[0102] 升壓致動(dòng)器模塊164控制廢氣門162以達(dá)到目標(biāo)廢氣門開度范圍266。例如，第一轉(zhuǎn) 換模塊272可將目標(biāo)廢氣門開度范圍266轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用至廢氣門162的目標(biāo)占空比274,且升 壓致動(dòng)器模塊164可基于目標(biāo)占空比274將信號(hào)應(yīng)用至廢氣門162。在各種執(zhí)行中，第一轉(zhuǎn)換 模塊272可將目標(biāo)廢氣門開度范圍266轉(zhuǎn)換成目標(biāo)廢氣門位置(未示出），且將目標(biāo)廢氣門位 置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比274。
[0103] 節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116控制節(jié)流閥112以達(dá)到目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267。例如，第二 轉(zhuǎn)換模塊276可將目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用至節(jié)流閥112的目標(biāo)占空比278，且 節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可基于目標(biāo)占空比278將信號(hào)應(yīng)用至節(jié)流閥112。在各種執(zhí)行中，第二 轉(zhuǎn)換模塊276可將目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267轉(zhuǎn)換成目標(biāo)節(jié)流閥位置(未示出），且將目標(biāo)節(jié)流 閥位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比278。
[0104] EGR致動(dòng)器模塊172控制EGR閥170以達(dá)到目標(biāo)EGR開度范圍268。例如，第三轉(zhuǎn)換模 塊280可將目標(biāo)EGR開度范圍268轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用至EGR閥170的目標(biāo)占空比282,且EGR致動(dòng)器 模塊172可基于目標(biāo)占空比282將信號(hào)應(yīng)用至EGR閥170。在各種執(zhí)行中，第三轉(zhuǎn)換模塊280可 將目標(biāo)EGR開度范圍268轉(zhuǎn)換成目標(biāo)EGR位置(未示出），且將目標(biāo)EGR位置轉(zhuǎn)換成目標(biāo)占空比 282〇
[0105] 移相器致動(dòng)器模塊158控制進(jìn)氣凸輪移相器148以達(dá)到目標(biāo)進(jìn)氣凸輪移相器角度 269。 移相器致動(dòng)器模塊158還控制排氣凸輪移相器150以達(dá)到目標(biāo)排氣凸輪移相器角度 270。 在各種執(zhí)行中，可包括第四轉(zhuǎn)換模塊(未示出），且其可分別將目標(biāo)進(jìn)氣和排氣凸輪移 相器角度轉(zhuǎn)換成目標(biāo)進(jìn)氣和排氣占空比。移相器致動(dòng)器模塊158可分別將目標(biāo)進(jìn)氣和排氣 占空比應(yīng)用到進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150。在各種執(zhí)行中，空氣控制模塊228 可確定目標(biāo)重疊因子和目標(biāo)有效位移，且移相器致動(dòng)器模塊158可控制進(jìn)氣凸輪移相器148 和排氣凸輪移相器150以達(dá)到目標(biāo)重疊因子和目標(biāo)有效位移。
[0106] 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224還可基于預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264來產(chǎn)生火花轉(zhuǎn)矩 請(qǐng)求283、氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求284和燃料轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求285。火花控制模塊232可基于火花轉(zhuǎn)矩請(qǐng) 求283確定使火花定時(shí)(其減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩)從最優(yōu)火花定時(shí)延遲多久。僅舉例說明，可 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩關(guān)系以求解目標(biāo)火花定時(shí)286。對(duì)于給定的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求(T Re3q)而言，可基于下式來確 定目標(biāo)火花定時(shí)(ST)28R·
其中APC是APC(每氣缸空氣），I是進(jìn)氣閥定相值，E是排氣閥定相值，AF是空氣/燃料比， 0T是油溫度，且#是啟用的氣缸數(shù)量。此關(guān)系可體現(xiàn)為方程和/或查找表。空氣/燃料比(A/F) 可以是如由燃料控制模塊240所報(bào)告的實(shí)際空氣/燃料比。
[0107] 當(dāng)將火花定時(shí)設(shè)定到最優(yōu)火花定時(shí)時(shí)，所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩可盡可能地接近最優(yōu)轉(zhuǎn)矩的最 小點(diǎn)火提前(MBT火花定時(shí)）。最優(yōu)轉(zhuǎn)矩是指，在使用辛烷值大于預(yù)定辛烷值的燃料且使用化 學(xué)計(jì)量比加燃料的情況下，在火花定時(shí)提前時(shí)，針對(duì)給定空氣流所產(chǎn)生的最大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 轉(zhuǎn)矩。將發(fā)生此最優(yōu)轉(zhuǎn)矩的火花定時(shí)稱為MBT火花定時(shí)。最優(yōu)火花定時(shí)可由于(例如)燃料品 質(zhì)(例如，當(dāng)使用更低辛烷值燃料時(shí))和環(huán)境因素(例如，環(huán)境濕度和溫度)而略微不同于MBT 火花定時(shí)。因此，最優(yōu)火花定時(shí)處的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可小于MBT。僅舉例說明，可在車輛設(shè)計(jì) 的校準(zhǔn)階段期間確定對(duì)應(yīng)于不同發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的最優(yōu)火花定時(shí)的表，且基于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī) 操作條件從所述表確定最優(yōu)值。
[0108] 可由氣缸控制模塊236使用氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求284以確定待停用氣缸的目標(biāo)數(shù)量 287。在各種執(zhí)行中，可使用待啟用的氣缸的目標(biāo)數(shù)量。氣缸致動(dòng)器模塊120基于目標(biāo)數(shù)量 287來選擇性地啟用和停用氣缸的閥。
[0109] 氣缸控制模塊236還可命令燃料控制模塊240停止為停用的氣缸提供燃料，且可命 令火花控制模塊232停止為停用的氣缸提供火花。當(dāng)已經(jīng)存在于氣缸中的燃料/空氣混合物 已經(jīng)燃燒時(shí)，則火花控制模塊232可停止將火花提供到氣缸。
[0110] 燃料控制模塊240可基于燃料轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求285來改變提供到每個(gè)氣缸的燃料量。更確 切地，燃料控制模塊240可基于燃料轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求285來產(chǎn)生目標(biāo)燃料參數(shù)288。目標(biāo)燃料參數(shù) 288可包括(例如)燃料的目標(biāo)質(zhì)量、目標(biāo)噴射開始定時(shí)和目標(biāo)燃料噴射次數(shù)。
[0111]在正常操作期間，燃料控制模塊240可以空氣主導(dǎo)模式操作，在該空氣主導(dǎo)模式 中，燃料控制模塊240試圖通過基于氣流控制加燃料來維持化學(xué)計(jì)量的空氣/燃料比。例如， 燃料控制模塊240可確定在與每缸空氣(APC)的當(dāng)前質(zhì)量組合時(shí)將產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量比燃燒的 目標(biāo)燃料質(zhì)量。
[0112] 圖3是空氣控制模塊228的示例執(zhí)行的功能性框圖?，F(xiàn)參考圖2和圖3,如上文所論 述的，空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265可以是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊304將空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265從制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)轉(zhuǎn)矩(base torque)。由轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求將稱作基礎(chǔ)空氣轉(zhuǎn)矩 請(qǐng)求308。
[0113] 基礎(chǔ)轉(zhuǎn)矩可指，在發(fā)動(dòng)機(jī)102是熱的且附件(例如，交流發(fā)電機(jī)和A/C壓縮機(jī))未將 轉(zhuǎn)矩負(fù)載強(qiáng)加于發(fā)動(dòng)機(jī)102上的情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)102操作期間在測(cè)力計(jì)上產(chǎn)生的曲軸處的 轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊304可(例如)使用使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)的映射或函數(shù)將空氣 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求308。在各種執(zhí)行中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊304可將空氣轉(zhuǎn)矩 請(qǐng)求265轉(zhuǎn)換成另外的合適類型的轉(zhuǎn)矩(例如，指示轉(zhuǎn)矩）。指示轉(zhuǎn)矩可指曲軸處的可由于經(jīng) 由氣缸內(nèi)的燃燒所產(chǎn)生的功的轉(zhuǎn)矩。
[0114] MPC模塊312使用MPC(模型預(yù)測(cè)控制）來產(chǎn)生目標(biāo)值266-270以達(dá)到基礎(chǔ)空氣轉(zhuǎn)矩 請(qǐng)求308 JPC模塊312包括狀態(tài)估計(jì)器模塊316和優(yōu)化模塊320。
[0115] 狀態(tài)估計(jì)器模塊316基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的數(shù)學(xué)模型、來自先前(例如，上個(gè))控制回路 的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)及來自先前控制回路的目標(biāo)值266-270來確定控制回路的狀態(tài)。例如，狀態(tài)估 計(jì)器模塊316可基于以下關(guān)系式來確定控制回路的狀態(tài)：
其中k是第k個(gè)控制回路，x(k)是具有指示第k個(gè)控制回路的發(fā)動(dòng)機(jī)102狀態(tài)的輸入的向 量，x(k-l)是來自第k-Ι個(gè)控制回路的向量x(k)，A是包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的特征所校準(zhǔn)的常 數(shù)值的矩陣，B是包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的特征所校準(zhǔn)的常數(shù)值的矩陣，u(k-l)是包括在上個(gè) 控制回路期間所使用的目標(biāo)值266-270的輸入的向量，y(k)是向量x(k)的線性組合，C是包 括基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的特征所校準(zhǔn)的常數(shù)值的矩陣，B v是包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)的特征所校準(zhǔn)的常 數(shù)值的矩陣，且ν是包括測(cè)量擾動(dòng)的矩陣。測(cè)量擾動(dòng)模型包括影響發(fā)動(dòng)機(jī)行為但無法直接操 縱的參數(shù)，例如環(huán)境壓力和/或溫度。可基于這些參數(shù)的測(cè)量或估計(jì)值（由反饋輸入330-起 圖示出）來調(diào)節(jié)狀態(tài)參數(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)。狀態(tài)估計(jì)器模塊316可(例如)使用卡爾曼濾波 器或另外的合適類型的狀態(tài)估計(jì)器來確定狀態(tài)。
[0116] 由MPC模塊312實(shí)施的功能通常能夠描述如下。對(duì)于k=l，……，N(N是大于1的整 數(shù)），其實(shí)現(xiàn)： (1)使用以上方程和反饋輸入330來獲得在k時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)102狀態(tài)的估計(jì)值； (2)計(jì)算對(duì)于k時(shí)刻的目標(biāo)值266-270的最優(yōu)值，以最小化在從k時(shí)刻到將來的k+p時(shí)刻 的周期期間的成本函數(shù)；以及 (3 )將目標(biāo)值266-270設(shè)定成僅對(duì)于k+Ι時(shí)刻所計(jì)算的最優(yōu)值。然后，針對(duì)下個(gè)控制回路 返回到（1)。
[0117] k時(shí)刻和k+p時(shí)刻之間的周期是指預(yù)測(cè)時(shí)域。
[0118] 成本函數(shù)是在每個(gè)控制回路在預(yù)測(cè)時(shí)域范圍內(nèi)所定義的最優(yōu)控制問題中待最小 化的性能準(zhǔn)則。此函數(shù)反映所需的控制目標(biāo)。其可以是(例如)對(duì)應(yīng)于跟蹤誤差的不同項(xiàng)的 和，例如針對(duì)用于跟蹤一些參考位置的操縱變量的
，針對(duì)用于跟蹤 一些所需的設(shè)定點(diǎn)值的控制變量
，控制效果(例如，
或
)以及用于約束違反的懲罰項(xiàng)。更通常地，成本函數(shù)取決于操縱變量u、來自上 個(gè)控制回路的操縱變量的變化Δ u、控制變量y和約束違反懲罰變量C。可將目標(biāo)值266-270 稱為操縱變量且其由變量u表示?？蓪㈩A(yù)測(cè)參數(shù)稱為控制變量且其可由變量y表示。
[0119] 致動(dòng)器約束模塊360(圖2)可設(shè)定目標(biāo)值266-270的致動(dòng)器約束348。例如，致動(dòng)器 約束模塊360可設(shè)定對(duì)于節(jié)流閥112的致動(dòng)器約束、對(duì)于EGR閥170的致動(dòng)器約束、對(duì)于廢氣 門162的致動(dòng)器約束、對(duì)于進(jìn)氣凸輪移相器148的致動(dòng)器約束和對(duì)于排氣凸輪移相器150的 致動(dòng)器約束。
[0120]對(duì)于目標(biāo)值266-270的致動(dòng)器約束348可包括相關(guān)聯(lián)目標(biāo)值的最大值和此目標(biāo)值 的最小值。通常，致動(dòng)器約束模塊360可將致動(dòng)器約束348設(shè)定成相關(guān)聯(lián)致動(dòng)器的預(yù)定操作 范圍。更確切地，通常，致動(dòng)器約束模塊360可分別將致動(dòng)器約束348設(shè)定成對(duì)于節(jié)流閥112、 EGR閥170、廢氣門162、進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150的預(yù)定操作范圍。然而，在 一些情形下，致動(dòng)器約束模塊360可選擇性地調(diào)節(jié)致動(dòng)器約束348中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0121] 輸出約束模塊364(圖2)可設(shè)定對(duì)于控制變量(y)的輸出約束352。對(duì)于控制變量的 輸出約束352可包括此控制變量的最大值和此控制變量的最小值。通常，輸出約束模塊364 可分別將輸出約束352設(shè)定成相關(guān)聯(lián)控制變量的預(yù)定范圍。然而，在一些情形下，輸出約束 模塊364可改變輸出約束352中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0122] 參考模塊368(圖2)分別產(chǎn)生對(duì)于目標(biāo)值266-270的參考值356。參考值356包括對(duì) 于目標(biāo)值266-270中的每者的參考。換言之，參考值356包括參考廢氣門開度范圍、參考節(jié)流 閥開度范圍、參考EGR開度范圍、參考進(jìn)氣凸輪移相器角度和參考排氣凸輪移相器角度。參 考模塊368可(例如)基于空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265、基礎(chǔ)空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求308和/或一個(gè)或更多個(gè)其它 合適參數(shù)來確定參考值356。
[0123] 優(yōu)化模塊320使用Dantzig二次規(guī)劃(QP)求解器來確定目標(biāo)值266-270<^Ρ求解器 在不等式約束下使用二次成本函數(shù)來求解優(yōu)化問題。例如，如果向量
表示一些優(yōu)化變量，則能夠?qū)的二次函數(shù)表示為以下形式：
其中，Q是η χ η常數(shù)的對(duì)稱正定矩陣，Constant是常數(shù)值，且
h對(duì)于每個(gè)控制回路是恒定的向量，但能夠根據(jù)不同的控制回路而變化。線性約束呈以 下形式：
其中C是常數(shù)矩陣，且b對(duì)于每個(gè)控制回路是恒定的向量，但能夠根據(jù)不同的控制回路 而變化。
[0124] 將依據(jù)nu和ny來描述下文，nu是指目標(biāo)值的數(shù)量(例如，在以上示例中為5個(gè)），且n y 是指控制變量的數(shù)量。
其中i是在1和nu之間的整數(shù)。
[0125] 能夠?qū)⒋蠼獾目刂茊栴}寫成以下形成： 在以下約束下：
其中，加 h言所描沭的，
同時(shí)滿足
[0126] WAU、WU和Wy為正的預(yù)定加權(quán)值。VAu、VU和Vy為大于或等于〇的預(yù)定軟約束值?？蓪㈩A(yù) 定約束值設(shè)定成0,（例如）以引起對(duì)相應(yīng)參數(shù)的硬約束。具有下標(biāo)min和max的值表示相應(yīng)參 數(shù)的上限約束和下限約束。
[0127] 能夠?qū)⒉倏v變量u或操縱變量變化Δ u用作待優(yōu)化(經(jīng)由優(yōu)化問題)的值。將依據(jù)操 縱變量變化Διι是待優(yōu)化的值來描述以下示例?；谝陨戏匠?1)和(2)以及歸納法：
[0129]依據(jù)Δ u進(jìn)行重寫得到：
其中u(l)是包括前一個(gè)控制回路的目標(biāo)值的矩陣，且x(0)是包括當(dāng)前控制回路的狀態(tài) 參數(shù)的矩陣，該狀態(tài)參數(shù)是由狀態(tài)估計(jì)器模塊316所提供。
[0130]為了簡(jiǎn)化記錄，定義
[0131]然后，

[0132] 為了減小優(yōu)化問題的大小，優(yōu)化模塊320應(yīng)用阻斷-移動(dòng)(blocking-move)技術(shù)。假 設(shè)η。是自由控制移動(dòng)(free control move)的數(shù)量。假設(shè)Jm是對(duì)應(yīng)于AU的給定阻斷移動(dòng)結(jié) 構(gòu)的矩陣。于是，Jm是大小為pnu X η。的矩陣，其僅包括η。識(shí)別適當(dāng)位置和0處的Inu。假設(shè)z是 新的優(yōu)化變量(所有自由移動(dòng)變量）。于是通過構(gòu)造下式： ΔΙ.? 二：。
[0133] 使用z，能夠?qū)⒎匠?6)重寫為：
依據(jù)上文所提供的成本函數(shù)，
是包括加權(quán)值的矩陣。為了簡(jiǎn)化記錄，

[0134] 在這些矩陣中，對(duì)角塊的數(shù)量等于預(yù)測(cè)時(shí)域的長(zhǎng)度。
[0135] 使用此記法，可以將成本函數(shù)重寫為：
〇
[0136] 從成本函數(shù)移除所有常數(shù)項(xiàng)并依據(jù)Δ 1]和:€來表示J，
[0140]由于這些定義，能夠?qū)⒊杀竞瘮?shù)重寫為：
[0141] 能夠按如下來重寫約束和所述約束的滿足。
[0142] 從方程(5)和(6)，能夠獲得下式：
[0143] 使用以下定義：
[0144] 在Mz矩陣中，通過移除對(duì)應(yīng)于被阻斷至0的所有Δ us的0的所有行，能夠?qū)K
其中Iz表示大小為z的單位矩陣。類似地，也通過移除不必要的行來縮減其它Μ矩陣。能 夠針對(duì)以下塊執(zhí)行對(duì)應(yīng)于致動(dòng)器約束的類似縮減：
[0145] 預(yù)測(cè)參數(shù)(y值)在整個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)域范圍內(nèi)受到約束。然而，有可能在強(qiáng)加輸出約束的 預(yù)測(cè)時(shí)域范圍內(nèi)挑選特定時(shí)間步。在此情況下，％矩陣中僅保持對(duì)應(yīng)于以下塊中的這些時(shí) 間步的行：
且相應(yīng)地通過移除不必要的行來修改所有其它Μ矩陣。
[0146] 矩陣和籍以及向量紙和對(duì)于給定線性模型而言不變。向量 和(Μ當(dāng)前)取決于由狀態(tài)估計(jì)器模塊316所估計(jì)的當(dāng)前狀態(tài)以及來自上個(gè)控制回路 (即，最近控制動(dòng)作）的目標(biāo)值266-270,且在由優(yōu)化模塊320用來確定當(dāng)前控制回路的目標(biāo) 值266-270之前對(duì)于每個(gè)控制回路進(jìn)行更新。
[0147] 使用這些記錄，能夠?qū)⒃诿總€(gè)控制回路由優(yōu)化模塊320求解的QP問題重寫為：
[0148] 以上優(yōu)化問題具有以下形式，其在以下約束下：
[0149] 上標(biāo)Τ的使用表示轉(zhuǎn)置使用。
[0150] 根據(jù)Karush-Kuhn-Tucker(KKT)定理，當(dāng)且僅當(dāng)存在;f備聰聲時(shí)，?蹲1是QP 問題的唯一解，使得：
[0151] 上文中，（ii)涉及原始和對(duì)偶約束滿足，且（iii)涉及互補(bǔ)性?？蓪稱為原始變 量?？蓪ⅵ朔Q為拉格朗日乘子或?qū)ε甲兞俊?duì)于收到約束的QP優(yōu)化問題而言，最優(yōu)解包括原 始變量和對(duì)偶變量的最優(yōu)對(duì)。
[0152]能夠引入新的變量y，其中
[0158] I是單位矩陣。
[0159] 因此能夠使用以下方程來確定；:
[0160] 可將求解滿足條件（i)到（iii)的最優(yōu)對(duì)pil+l的求解器稱為對(duì)偶求解器。優(yōu)化 模塊320包括對(duì)偶求解器且求解如上文所描述的最優(yōu)
[0161 ] 尤?包括對(duì)應(yīng)于來自前一個(gè)控制回路(例如，k_l)的目標(biāo)值266-270的變化的最優(yōu) 值。優(yōu)化模塊320分別基于的值來調(diào)節(jié)來自前一個(gè)控制回路的目標(biāo)值266-270,以產(chǎn)生 當(dāng)前控制回路的目標(biāo)值266-270用于控制相應(yīng)的致動(dòng)器。僅舉例說明，優(yōu)化模塊320可分別 將目標(biāo)值266-270與尤> 的值相加，以產(chǎn)生用于當(dāng)前控制回路的目標(biāo)值266-270。這些目標(biāo) 值266-270將用于控制相應(yīng)的致動(dòng)器。
[0162] 能夠?qū)⒁陨现貙憺椋?br>其中釹w :ss..|Sir.4. s?:暴以及會(huì)怒義.其中辦.和議是在.徽爾中。A是已知的m x m正 矩陣，且向量是已知的。
[0163] 可將找到滿足上式的（w，u)的問題稱為線性互補(bǔ)問題(LCP)且通過優(yōu)化模塊320 來求解。具體而言，可由Dantzig QP求解器來使用此形式。對(duì)稱矩陣Α和向量q包括預(yù)定數(shù) 據(jù)。可將A矩陣稱為表格。表格的大小影響產(chǎn)生目標(biāo)值266-270所需要的計(jì)算數(shù)量。
[0164] 在關(guān)系式（12)中，LCP(w和u)中存在2n個(gè)未知數(shù)，且存在η個(gè)線性方程。為了確定w 和u，此外還需要η個(gè)方程。以更簡(jiǎn)單的方式寫出關(guān)系式(12)的條件，我們得到：
[0165] 這意味著對(duì)于（i=l......因此，在w和u的所有2n個(gè)分量當(dāng)中存在至 少η個(gè)(LDantzig QP求解器以迭代方式確定對(duì)于w和u的零分量以及非零分量的正確組合， 使得關(guān)系式(12)和其條件同時(shí)得到滿足。
[0166] 應(yīng)用于LCP的Dantzig QP求解器是用于線性規(guī)劃的單純形求解器的擴(kuò)展。關(guān)系式 (12)具有至多η個(gè)非零分量。關(guān)系式（12)的基本解僅為在求解過程中由于關(guān)系式（12)的條 件而需要加以考慮的那些基本解。對(duì)于給定的基本解而言，可將具有非零值的所有分量稱 為基本變量。
[0167] 基本原始可行解是所有原始變量為非負(fù)的基本解?；緦?duì)偶可行解是所有對(duì)偶變 量為非負(fù)的基本解。如果沒有一對(duì)對(duì)應(yīng)的w分量和u分量包括兩個(gè)非零兀素，則可稱基本可 行解呈標(biāo)準(zhǔn)形式。在標(biāo)準(zhǔn)形式中，每對(duì)(Wi, Ui)的恰好一個(gè)元素是零(i=l，···，m)。如果基本 可行解呈標(biāo)準(zhǔn)形式，則也可稱相對(duì)應(yīng)表格呈標(biāo)準(zhǔn)形式。如果基本可行解不呈標(biāo)準(zhǔn)形式（即， 其具有數(shù)對(duì)的每對(duì)( Wl，m)，使得兩個(gè)分量為零或兩個(gè)均為非零），則可稱其呈非標(biāo)準(zhǔn)形式。
[0168] 現(xiàn)將使用以下變量。N是指約束變量w的數(shù)量，且等于nuNUC是無約束變量的數(shù)量， 且在此示例中可等于LBV是基本變量的值的向量，且由優(yōu)化模塊320以迭代方式確定并且 初始化至BV=q。
[0169] IB是對(duì)于u的大小為N的索引向量。如果IB(I)>0，則町是基本變量且WI=BV(IB(I))。 如果IB(I )〈0，則們是非基本變量且町=0，并且-IB(I)是它在表格A中的列數(shù)。IL是對(duì)于w的大 小為N的索引向量。如果IL(I)>0,則m是基本變量且 UI=BV(IB(I))。如果ΙΒ(Ι)〈0,則m是非 基本變量且w=0，并且-IB(I)是它在表格A中的列數(shù)。A是初始表格且其通過優(yōu)化模塊320以 迭代方式進(jìn)行修改。
[0170] IRET是指示優(yōu)化已終止的返回值。IRET>0指示已找到最優(yōu)解，且IRET指示用于獲 得最優(yōu)解的迭代次數(shù)。IRET=-I指示在初始BV的w變量中的不可行分量的索引。IRET=-3N指 示不可能從基移除變量。不應(yīng)出現(xiàn)IRET=-I和IRET=-3N。
[0171]通常而言，優(yōu)化模塊320以迭代方式修改關(guān)系式（12)的基本解，以便在有限的迭代 數(shù)量中找到滿足關(guān)系式(12)以及滿足關(guān)系式(12)的條件的一個(gè)基本解。
[0172]關(guān)系式（12)的一個(gè)解是《=(1和1!=0。在此情況下，滿足關(guān)系式（12)的所有條件，但 W泛0.除外。如果q的所有分量均為正，則優(yōu)化模塊320停止并且已找到最優(yōu)解。否則，優(yōu)化 模塊320執(zhí)行一次或更多次另外的迭代。使用以上術(shù)語，使基本解初始化至預(yù)定基本解：
且基本變量為w的分量。如果q具有至少一個(gè)負(fù)分量，則此基本解是唯一的對(duì)偶可行解。 根據(jù)索引向量IL和IB的以上定義，最初， 對(duì)于（i=l，···，111)，1以;〇=1，且 IB=-IL〇
[0173] 假設(shè)表格、/? = ζ/,Μ；)是表格，且h是當(dāng)前步驟下的右乘矩陣，相對(duì)應(yīng)的基本解 由下式表示：
其中ZB和ZN分別是基本變量和非基本變量。顯然，ZB=h，且根據(jù)定義ZN=0，其中在初始化 時(shí) Μ 且 h=q。
[0174] 假設(shè)減以和h+分別是表格和在下次迭代的右乘矩陣。現(xiàn)將解釋優(yōu)化模塊 320如何從進(jìn)行到和h+。
[0175] 其中Ei和Mi分別表示I和Μ的第i列。所進(jìn)行的一次迭代如下： (i)根據(jù)一些規(guī)則(確定1C和IR)，選擇Μ中的1C列和I中的IR列并交換這兩個(gè)列，使得
[0176] (ii)通過主元消元(pivoting)求解，即，通過對(duì)i和h進(jìn)行運(yùn)算以獲得：
[0177] 然后，確定進(jìn)入基和離開基的變量。當(dāng)提及非基本變量應(yīng)進(jìn)入基時(shí)，其意指，對(duì)應(yīng) 于表格中的此變量的列應(yīng)代替對(duì)應(yīng)于基本變量的一列。當(dāng)提及基本變量應(yīng)離開基時(shí)，其意 指，對(duì)應(yīng)于表格中的此變量的列應(yīng)由對(duì)應(yīng)于應(yīng)進(jìn)入基的非基本變量的一列來代替。
[0178] 如果表呈標(biāo)準(zhǔn)形式，則非基本u變量應(yīng)進(jìn)入基，使得對(duì)應(yīng)的w變量具有h中的絕對(duì)值 最大的負(fù)值。如果表格呈非標(biāo)準(zhǔn)形式，且(Wl，m)為非基本對(duì)，然后化應(yīng)進(jìn)入基。假設(shè)Μκ是表 格的待進(jìn)入基的列，且h是基本變量的當(dāng)前值。計(jì)算所有基本u變量與對(duì)應(yīng)于主要變量(所述 主要變量與將進(jìn)入基的U變量相關(guān)聯(lián)）的變量的比值hi/Mi,K。刪除對(duì)應(yīng)于最小正比值的變 量。
[0179]關(guān)于主元消元，如果使j左乘Γ1，則我們將獲得以下單位塊：
[0181 ]優(yōu)化模塊320根據(jù)關(guān)系式(13)來更新表格和基本解。
[0182] 然而，需要計(jì)算由下式給出：
[0183] 優(yōu)化模塊320驗(yàn)證：
[0184] 主元消元會(huì)是由優(yōu)化模塊320為獲得最優(yōu)解所執(zhí)行的（計(jì)算上)最耗時(shí)的運(yùn)算。相 對(duì)于用于執(zhí)行主元消元的計(jì)算時(shí)間，Dantzig QP求解器的所有其它運(yùn)算的時(shí)間可忽略。
[0185] 假設(shè)g是大小為N的向量，且假設(shè)E(i，g)是通過用g代替單位矩陣的第i列所獲得 的矩陣，使得
[0186] 可將E(i，g)稱為初等矩陣。由于以上所述，P和F1也是單位矩陣。
[0187] 假設(shè)a是大小為N的仵何向量，
[0188] 由于以上所述，顯然，所執(zhí)行的用于計(jì)算E(i，g)a的運(yùn)算次數(shù)與N線性地成比例， 而計(jì)算通用矩陣-向量積所需的運(yùn)算次數(shù)與向量大小的平方成比例。
[0189] 如上文所描述，假設(shè)（IR，IC)是主元消元的位置，將在每次迭代時(shí)執(zhí)行以下矩陣相 乘：
[0190] 然而，又如上文所陳述，僅需要基本變量的值來確定IC(即，不需要來自表格的信 息），且在確定1C之后，僅表格的第1C列需要進(jìn)行更新，以便執(zhí)行剩余的迭代以確定IR。
[0191] 例如，在一控制回路期間的η次迭代時(shí)，已基于基本變量的更新值確定了索引1C。 問題于是在于，如何在先前的n-Ι次迭代期間更新初始表格的第1C列。假設(shè) 是在先前的n-Ι次迭代期間所使用的初等(左手側(cè))矩陣，其均呈E(IRk， gk)的形式，其中IRk是在k次迭代時(shí)所選擇的主元行，且gk是在k次迭代時(shí)從主元列所獲得的 列向量。假設(shè)gn是表格的第1C列在當(dāng)前迭代時(shí)應(yīng)達(dá)到的值。在第一種情況下，在目前控制回 路的先前迭代中還沒有選擇表格的第1C列。在此情況下，假設(shè)go是初始表格的第1C列：
其與(n-l)N成比例。在第二種情況下，在目前控制回路的前一個(gè)迭代中選擇了表格的 第1C列。在此情況下，假設(shè)k是使用第1C列的上一次迭代，且假設(shè)IRk是在此迭代時(shí)所選擇的 行的索引，第1C列需要通過EIrk=(0，. . .，0，1，0，. . .，的僅等于1的分 量相關(guān)聯(lián)，使得
[0192] 對(duì)于一些gk而言，具有E(IRk，gk)的形式。因此，我們得到：
[0193] 此外， 其與n-1-k(N)成比例。
[0194] 由于以上內(nèi)容，在η次迭代時(shí)的所需計(jì)算次數(shù)至多與(n-l)N成比例。因此，對(duì)于η次 迭代的總運(yùn)行時(shí)間與下式成比例：
[0195] 如果對(duì)于每次迭代執(zhí)行全矩陣相乘，則總的運(yùn)行時(shí)間將是ηΝ2。上式與ηΝ2的比值接 近η/2Ν。因此，通過優(yōu)化模塊320實(shí)現(xiàn)了計(jì)算效率改進(jìn)(以每次迭代實(shí)施更少計(jì)算的方式）。
[0196] 圖4是流程圖，其描繪一種求解優(yōu)化問題和確定目標(biāo)值266-270的示例方法?？刂?回路始于404，在404處，優(yōu)化模塊320初始化，從而將初始基本解BV設(shè)定成預(yù)定初始基本解： 且將基本變量設(shè)定成w的分量。
[0197] 在408處，優(yōu)化模塊320確定初始基本解是否為對(duì)偶可行解。預(yù)定的初始基本解是 對(duì)偶可行解。因此，如果初始基本解BV在408處不是對(duì)偶可行解，則優(yōu)化模塊320在410處指 示已發(fā)生故障且將IRET設(shè)定成指示初始基本解BV不是對(duì)偶可行解的第一預(yù)定值（例如，-I)。如果408為真，則控制繼續(xù)至412。
[0198] 在412處，優(yōu)化模塊320確定基本解BV是否呈標(biāo)準(zhǔn)形式。如果基本解BV在412處不呈 標(biāo)準(zhǔn)形式，則控制繼續(xù)至416。優(yōu)化模塊320在416處將列位置索引1C保存在非基本對(duì)的原始 變量的表格中，且控制繼續(xù)至436,如下文進(jìn)一步論述的。此變量(及因此其在表格中的列） 將對(duì)于下次迭代進(jìn)入基。如果基本解BV在412處呈標(biāo)準(zhǔn)形式，則控制繼續(xù)至420。
[0199] 在420處，優(yōu)化模塊320確定基本解BV的所有原始變量是否均為正。如果所有原始 變量在420處均為正，則已求解優(yōu)化問題，且控制繼續(xù)至424。在424處，優(yōu)化模塊424指示求 解目前控制回路的優(yōu)化問題所需的迭代次數(shù)。d向量于是包括λ*值，這些λ*值用于確定X* 值，如上文所描述的。所述X*值分別是目標(biāo)266-270的Δ值。優(yōu)化模塊320將目前控制回路的 目標(biāo)值266-270設(shè)定成等于來自前一個(gè)控制回路的目標(biāo)值266-270分別加上所述Δ值的和。 這些(更新的）目標(biāo)值266-270將用于控制當(dāng)前控制回路的致動(dòng)器。
[0200]如果基本解BV的原始變量中的一個(gè)或更多個(gè)在420處為負(fù)，則還沒有求解優(yōu)化問 題，且控制繼續(xù)至428。在428處，優(yōu)化模塊320識(shí)別基本解BV的絕對(duì)值最大的負(fù)（most negative)原始變量。優(yōu)化模塊320在432處將相對(duì)應(yīng)的對(duì)偶變量的列位置索引1C保存在表 格中。此變量(及因此其在表格中的列)將對(duì)于下次迭代進(jìn)入基?？刂平又^續(xù)至436。
[0201] 在436(始于432或者416)處，對(duì)于對(duì)應(yīng)于所識(shí)別的基本對(duì)偶變量和原始變量的每 個(gè)分量，優(yōu)化模塊320確定（目前)基本解BV的分量與表格的1C列的相對(duì)應(yīng)分量之間的比值。 在440處，優(yōu)化模塊320確定所確定的比值中的一個(gè)或更多個(gè)是否為正。如果440為假，則優(yōu) 化模塊320在444處指示已發(fā)生故障且將IRET設(shè)定到指示無法從基移除變量的第二預(yù)定值 (例如，-3N)。如果440為真，則控制繼續(xù)至448。
[0202]在448處，優(yōu)化模塊320識(shí)別所確定的比值中的正的且最小的一個(gè)。在452處，優(yōu)化 模塊320將列位置索引IR存儲(chǔ)在表格中。此變量(及因此其在表格中的列）將對(duì)于下次迭代 離開基。在456處，優(yōu)化模塊對(duì)于下次迭代更新表格A和基本解BV，且控制返回到412以開始 目前控制回路的下次迭代。可針對(duì)每個(gè)控制回路執(zhí)行圖4的示例。
[0203]如上文所陳述的，優(yōu)化問題具有以下形式，其在C'X S d的約束下使得下式最?。?樣％:。在對(duì)偶表示中問題的表格和初始基分別由下式給出：
[0204]能夠確定最優(yōu)原始變量X*如下：
其中λ*是最優(yōu)對(duì)偶變量。
[0205] 假設(shè)sx是η X η可逆矩陣，且sc是具有嚴(yán)格正對(duì)角輸入的m X m對(duì)角矩陣，能夠?qū)?yōu) 化問題重與為:在乙無 g c:|的約束下，使得下式最小化：
其中
。這是X的變化和約束的縮放。在 此情況下，優(yōu)化問題的表格和初始基由下式給出：
^ 〇
[0206] 假設(shè)無#和是優(yōu)化問題的最優(yōu)原始變量和對(duì)偶變量。
[0209]縮放約束相當(dāng)于縮放對(duì)偶變量。為了改進(jìn)數(shù)值穩(wěn)定性，優(yōu)化模塊320縮放&矩陣：
[0210] 該縮放使可能值的范圍變窄，由此改進(jìn)優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0211] MPC的一個(gè)特征是預(yù)期未來事件并相應(yīng)地調(diào)節(jié)控制動(dòng)作的能力。這通過求解一系 列受約束的QP問題來獲得。MPC能否在嵌入式控制器上成功地實(shí)施強(qiáng)烈取決于能夠處理這 些優(yōu)化問題中所需的數(shù)據(jù)的良好程度如何。
[0212] 如上文所論述，Dantzig QP求解器用于求解QP問題。Dantzig QP求解器操縱稱作 表格的大矩陣，所述表格包括大量輸入(例如，幾千個(gè)）以便求解QP問題并找到最優(yōu)解。所述 表格存儲(chǔ)在ROM(只讀存儲(chǔ)器）中。在每個(gè)控制回路調(diào)用Dantzig QP求解器以求解新的一組 QP問題，所述QP問題取決于系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)和約束。為了更新成本函數(shù)和約束，也可將幾個(gè) 大矩陣存儲(chǔ)在ROM中。
[0213]包括整個(gè)表格的所有矩陣能夠保存在ROM中并加以復(fù)制以供在調(diào)用Dantzig QP求 解器之前使用。由于這些矩陣的大小，存儲(chǔ)器需要大的存儲(chǔ)空間，且存儲(chǔ)器復(fù)制是耗時(shí)的。 這些屬性會(huì)影響MPC的性能且甚至影響可執(zhí)行性。
[0214]然而，本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了 ROM使用的縮減少。表格是對(duì)稱矩陣。因此，表格矩陣的僅包括 對(duì)角線的下三角形部分需要保存在ROM中，如果表格是m X m的大小，則該下三角形部分總 共具有m*(m+l)/2個(gè)輸入，而不是m*m個(gè)輸入。在復(fù)制下三角形部分的同時(shí)，矩陣的上三角形 部分由在線的MPC模塊312使用對(duì)稱性來構(gòu)建。
[0215]由于使用對(duì)稱性，所以通過將大小為m*(m+l)/2的向量V2的元素復(fù)制到大小為m*m 的向量VI中的正確位置中并使用對(duì)稱性完成VI的缺失輸入來從所述向量V2構(gòu)建所述向量 VI。如果V2以標(biāo)準(zhǔn)方式(例如，使用堆疊列)存儲(chǔ)并被復(fù)制到VI中以占據(jù)最初的m*(m+l)/2個(gè) 位置，則僅m個(gè)最初輸入位于正確位置處，且剩余的m*(m-l)/2個(gè)元素需要移到其正確位置。 在本申請(qǐng)中，V2以非標(biāo)準(zhǔn)方式存儲(chǔ)，使得在將V2復(fù)制到VI中時(shí)待移動(dòng)的元素?cái)?shù)量最小化。 [0216]如上文所陳述的，V2對(duì)應(yīng)于表格矩陣的下三角形部分。此直角三角形可稱為大三 角形。概念是垂直"切割"的大三角以獲得左邊的直角梯形和右邊的小直角三角形，接著將 小三角形旋轉(zhuǎn)180度并將其置于梯形頂部以形成矩形。然后以標(biāo)準(zhǔn)方式存儲(chǔ)此矩形矩陣。能 夠示出，如果使用此結(jié)構(gòu)來保存V2，則僅需要移動(dòng))/8個(gè)元素，而不是m*(m-l )/2個(gè)元 素。
[0217] -些矩陣被用于更新成本函數(shù)的線性部分。更確切地，Kut和Kr是用于在每個(gè)控制 回路更新成本函數(shù)中的線性項(xiàng)的兩個(gè)大矩陣。利用其特殊結(jié)構(gòu)以達(dá)到ROM縮減。
[0218] Kut與輸入信號(hào)的參考值的矩陣積有助于更新成本函數(shù)。通過直接使參考值與其相 對(duì)應(yīng)的加權(quán)參數(shù)相乘，能夠更有效得多地獲得積結(jié)果。根據(jù)本申請(qǐng)，K ut矩陣不存儲(chǔ)在ROM中 且不執(zhí)行與〇的不必要的相乘?；谝粋€(gè)或更多個(gè)其它矩陣來構(gòu)建Kut矩陣。
[0219]還需要Kr與輸出信號(hào)的參考值的矩陣積以更新成本函數(shù)。Kr矩陣具有塊結(jié)構(gòu)，且是 通過由對(duì)應(yīng)的輸出跟蹤加權(quán)參數(shù)縮放另外矩陣的行所構(gòu)建(與存儲(chǔ)在ROM中相反）。因此，如 果某個(gè)輸出信號(hào)的跟蹤權(quán)值為〇,則在預(yù)測(cè)時(shí)域范圍內(nèi)K r中的相對(duì)應(yīng)的行也等于0。因此，不 必存儲(chǔ)這些行。
[0220] -些矩陣被用于更新約束。在每個(gè)控制回路待求解的QP問題的約束取決于系統(tǒng)的 當(dāng)前狀態(tài)、先前應(yīng)用的輸入信號(hào)以及在預(yù)測(cè)時(shí)域范圍內(nèi)的預(yù)期的測(cè)量擾動(dòng)信號(hào)。因此，三個(gè) 大矩陣Mx、Mul和Mv被存儲(chǔ)在ROM中并在每個(gè)控制回路用于更新。通過利用以下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) ROM縮減:所有三個(gè)這些矩陣被結(jié)構(gòu)化為對(duì)應(yīng)于混合約束、輸出約束、輸入約束和輸入速率 約束的四個(gè)行塊(row block)。對(duì)應(yīng)于輸入約束和輸入速率約束的所有塊行能夠被有效地 恢復(fù)（由MPC模塊312構(gòu)建)并且不存儲(chǔ)在ROM中。對(duì)應(yīng)于輸入速率約束的所有行均為0。對(duì)應(yīng) 于輸入約束的所有行含有〇(M x和Μν)或者單位矩陣(Mul)的塊。如果輸出信號(hào)具有下邊界約 束和上邊界約束兩者，則在這三個(gè)矩陣中其對(duì)應(yīng)行僅相差一負(fù)號(hào)。因此，至多僅對(duì)應(yīng)于輸出 約束的行的一半需要存儲(chǔ)在ROM中。
[0221] 如果加權(quán)值中的一個(gè)或更多個(gè)改變，則修改上文所論述的K矩陣。如上文所描述 的，
[0222] 不必構(gòu)建Kut矩陣。相關(guān)的是，其是塊大小為p X η。的塊-行矩陣。如果塊 移動(dòng)結(jié)構(gòu)是(Ρ1，ρ2, . . .，pnc)，則第i塊位置等于：
[0223]又如上文所描述的，
[0224]使SuJm左乘Wy2對(duì)應(yīng)于S ujJ^行縮放。通過不使行縮放0(相當(dāng)于忽略掉具有0加權(quán)值 的所有y)獲得計(jì)算效率。
[0225] 可構(gòu)建矩陣Mz、Mx、Mul和Μ ν，和/或?qū)⑵浯鎯?chǔ)在存儲(chǔ)器中。可存儲(chǔ)MZKZ」而非Mz。如果 加權(quán)值實(shí)時(shí)地改變，則可存儲(chǔ)M z。通常，需要存儲(chǔ)的Μ矩陣的行的數(shù)量?jī)H取決于y個(gè)約束的數(shù) 量而不是約束的總數(shù)。
[0226] 依據(jù)Mx矩陣，
因此能夠僅存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于約束y值的Sx的行。因此，通過計(jì)算MxX(o)來實(shí)時(shí)更新矩陣，其 中X (0)表示由狀態(tài)估計(jì)器模塊316提供的當(dāng)前狀態(tài)。連同一系列乘以0的乘法，能夠執(zhí)行Sxx (〇)-次，而不是兩次。
[0227] 關(guān)于Mul矩陣，
/
[0228] 與Mx矩陣類似，對(duì)于Mul能夠僅存儲(chǔ)Sul。當(dāng)計(jì)算M ulu(_l)(其中u(_l)表示前一個(gè)控 制回路的目標(biāo)值)時(shí)，能夠僅計(jì)算Sul(_l)-次，即：
[0229] 關(guān)于Mv矩陣，
[0230]對(duì)此而言，能夠僅存儲(chǔ)：
[0231]假設(shè)：
產(chǎn)生：
[0232] 現(xiàn)參考圖5,呈現(xiàn)了流程圖，其描繪一種估計(jì)操作參數(shù)并使用MPC(模型預(yù)測(cè)控制） 來控制節(jié)流閥112、進(jìn)氣凸輪移相器148、排氣凸輪移相器150、廢氣門162(及因此渦輪增壓 器)和EGR閥170的示例方法?？刂瓶蓮?04開始，在504處，轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊224基于經(jīng)調(diào)節(jié)的預(yù) 測(cè)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求263和即時(shí)轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求264來確定空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265。在508處，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊304可 將空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求265轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)空氣轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求308或另外合適類型的轉(zhuǎn)矩以供由MPC模塊 312使用。在512處，狀態(tài)估計(jì)器模塊316確定當(dāng)前控制回路的發(fā)動(dòng)機(jī)102狀態(tài)，如上文所描述 的。狀態(tài)估計(jì)器模塊316可(例如)使用卡爾曼濾波器來確定狀態(tài)。
[0233] 在516處，優(yōu)化模塊320求解優(yōu)化問題以確定用于確定目標(biāo)值266-270的最優(yōu)對(duì) (X*，λ*)，如上文所描述的。在520處，優(yōu)化模塊320分別基于上個(gè)控制回路的目標(biāo)值266-270和X*的Δ值來確定當(dāng)前控制回路的目標(biāo)值266-270。僅舉例說明，優(yōu)化模塊320通過分別 將X*的Δ值與上個(gè)控制回路的目標(biāo)值266-270相加來確定目標(biāo)值266-270。
[0234] 在528處，第一轉(zhuǎn)換模塊272將目標(biāo)廢氣門開度范圍266轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用于廢氣門162 的目標(biāo)占空比274,第二轉(zhuǎn)換模塊276將目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用于節(jié)流閥112 的目標(biāo)占空比278。在428處，第三轉(zhuǎn)換模塊280也將目標(biāo)EGR開度范圍268轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用于 EGR閥170的目標(biāo)占空比282。第四轉(zhuǎn)換模塊也可分別將進(jìn)氣凸輪移相器角度269和排氣凸輪 移相器角度270轉(zhuǎn)換成待應(yīng)用于進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150的目標(biāo)進(jìn)氣和排 氣占空比。
[0235] 在532處，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116控制節(jié)流閥112以達(dá)到目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267， 且移相器致動(dòng)器模塊158分別控制進(jìn)氣凸輪移相器148和排氣凸輪移相器150以達(dá)到目標(biāo)進(jìn) 氣凸輪移相器角度269和目標(biāo)排氣凸輪移相器角度270。例如，節(jié)流閥致動(dòng)器模塊116可將信 號(hào)應(yīng)用至處于目標(biāo)占空比278的節(jié)流閥112以達(dá)到目標(biāo)節(jié)流閥開度范圍267。并且在532處， EGR致動(dòng)器模塊172控制EGR閥170以達(dá)到目標(biāo)EGR開度范圍268，且升壓致動(dòng)器模塊164控制 廢氣門162以達(dá)到目標(biāo)廢氣門開度范圍266。例如，EGR致動(dòng)器模塊172可將信號(hào)應(yīng)用至處于 目標(biāo)占空比282的EGR閥170以達(dá)到目標(biāo)EGR開度范圍268,且升壓致動(dòng)器模塊164可將信號(hào)應(yīng) 用至處于目標(biāo)占空比274的廢氣門162以達(dá)到目標(biāo)廢氣門開度范圍266。雖然圖5示出在432 后結(jié)束，但圖5說明了一個(gè)控制回路，且可按預(yù)定速率執(zhí)行控制回路。
[0236] 前述描述本質(zhì)上僅為說明性的且不以任何方式旨在限制本公開、其應(yīng)用或用途。 能夠以多種形式來實(shí)施本公開的廣泛教導(dǎo)。因此，雖然本公開包括特定示例，但不應(yīng)如此限 制本公開的真實(shí)范圍，因?yàn)樵谘芯苛烁綀D、說明書和以下權(quán)利要求書后，其它修改將變得顯 而易見的。如本文所使用的，短語Α、Β和C中的至少一個(gè)應(yīng)解釋為意指邏輯(Α或Β或C)(使用 非排它性邏輯0R)，且不應(yīng)解釋為意指"Α中的至少一個(gè)、Β中的至少一個(gè)和C中的至少一個(gè)"。 應(yīng)理解到，在不更改本公開的原理的范圍內(nèi)，可以不同次序(或同時(shí))執(zhí)行方法內(nèi)的一個(gè)或 更多個(gè)步驟。
[0237] 在本申請(qǐng)(包括以下定義）中，可用術(shù)語"電路"代替術(shù)語"模塊"或術(shù)語"控制器"。 術(shù)語"模塊"可指以下各者、為以下各者的一部分、或包括以下各者：特定用途集成電路 (ASIC);數(shù)字、模擬或混合型模擬/數(shù)字離散電路;數(shù)字、模擬或混合型模擬/數(shù)字集成電路； 組合邏輯電路;現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器電路(共用、專用或組）；存儲(chǔ) 由處理器電路執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器電路(共用、專用或組）；提供所需功能性的其它合適的 硬件部件;或以上中的一些或所有的組合(例如，在片上系統(tǒng)中）。
[0238] 模塊可包括一個(gè)或更多個(gè)接口電路。在一些示例中，接口電路可包括有線或無線 接口，該接口連接到局域網(wǎng)（LAN)、因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN)或其組合?？蓪⒈竟_的任何給定 模塊的功能性分配于經(jīng)由接口電路所連接的多個(gè)模塊當(dāng)中。例如，多個(gè)模塊可允許負(fù)載平 衡。在另外的示例中，服務(wù)器(也稱為遠(yuǎn)程服務(wù)器或云服務(wù)器)模塊可代表客戶模塊實(shí)現(xiàn)一 些功能性。
[0239] 如上文所使用的，術(shù)語代碼可包括軟件、固件和/或微碼，且可指程序、例程、函數(shù)、 類、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或?qū)ο?。術(shù)語共用處理器電路涵蓋執(zhí)行來自多個(gè)模塊的一些或所有代碼的 單個(gè)處理器電路。術(shù)語組處理器電路涵蓋與額外處理器電路結(jié)合且執(zhí)行來自一個(gè)或更多個(gè) 模塊的一些或所有代碼的處理器電路。對(duì)多個(gè)處理器電路的引用涵蓋離散電路小片（die) 上的多個(gè)處理器電路、單個(gè)電路小片上的多個(gè)處理器電路、單個(gè)處理器電路的多個(gè)核、單個(gè) 處理器電路的多個(gè)線程或以上各者的組合。術(shù)語共用存儲(chǔ)器電路涵蓋存儲(chǔ)來自多個(gè)模塊的 一些或所有代碼的單個(gè)存儲(chǔ)器電路。術(shù)語組存儲(chǔ)器電路涵蓋與額外存儲(chǔ)器結(jié)合且存儲(chǔ)來自 一個(gè)或更多個(gè)模塊的一些或所有代碼的存儲(chǔ)器電路。
[0240] 術(shù)語存儲(chǔ)器電路是術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的子集。如本文所使用的，術(shù)語計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)不涵蓋經(jīng)由介質(zhì)（例如，在載波上)傳播的暫時(shí)性的電信號(hào)或電磁信號(hào)；術(shù)語計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)因此可被認(rèn)為是有形的和非暫時(shí)性的。非暫時(shí)性的、有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非 限制性示例是非易失性存儲(chǔ)器電路（例如，快閃存儲(chǔ)器電路、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器電 路、或掩模只讀存儲(chǔ)器電路）、易失性存儲(chǔ)器電路(例如，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器電路或動(dòng)態(tài)隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器電路）、磁性存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，模擬或數(shù)字磁帶或硬盤驅(qū)動(dòng)）和光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì) (例如，⑶、DVD或藍(lán)光盤）。
[0241] 本申請(qǐng)中所描述的設(shè)備和方法可部分地或全部由通過配置通用用途的計(jì)算機(jī)所 產(chǎn)生的專用計(jì)算機(jī)來實(shí)施，以執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序中所體現(xiàn)的一個(gè)或更多個(gè)特定功能。上文所 描述的功能塊、流程圖組成和其它元素充當(dāng)軟件說明書，其能夠通過有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員或 程序員的常規(guī)作業(yè)轉(zhuǎn)譯成計(jì)算機(jī)程序。
[0242] 計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在至少一個(gè)非暫時(shí)性的、有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器 可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序還可包括或依賴于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)程序可涵蓋與專用計(jì)算 機(jī)的硬件相互作用的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)、與專用計(jì)算機(jī)的特定裝置相互作用的裝 置驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或更多個(gè)操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用、后臺(tái)服務(wù)、后臺(tái)應(yīng)用等。
[0243] 計(jì)算機(jī)程序可包括：（i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本標(biāo)記語言）或XML (可擴(kuò)展標(biāo)記語言匯編代碼；（iii)通過編譯器從源代碼產(chǎn)生的目標(biāo)代碼；（iv)供由 解譯器執(zhí)行的源代碼；（v)供由即時(shí)編譯器編譯和執(zhí)行的源代碼等等。僅作為示例，可使用 來自包括以下各種語言的語法來寫源代碼丄工++丄#、01^6(^丨￥6(：、他81?511、6〇、3〇1^1?、 Lisp、Java ?、Fortran、Perl、Pascal、Cu;rl、OCaml、Javasc;ript ?、]^￥1^5、厶(1&、厶3?(主動(dòng)服 Python ? 〇
[0244]除非使用短語"用于……的機(jī)構(gòu)"或在方法權(quán)利要求的情況下使用短語"用于…… 的操作"或"用于……的步驟"來明確敘述元件，否則權(quán)利要求中所敘述的元件中沒有一個(gè) 旨在是在35 U.S.C. §112(f)的意義范圍中的手段加功能元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其包括： 轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求模塊，其基于駕駛員輸入產(chǎn)生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換模塊，其將所述第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊，其實(shí)施多次迭代以基于所述第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的模 型、表格矩陣和基解矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值，其中，在每次迭代中，所述MPC模塊： 確定所述基解矩陣：呈包括原始變量和對(duì)偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包 括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)形式； 當(dāng)所述基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于所述非基本對(duì)的所述原始變量的第一輸入位置 來識(shí)別所述表格矩陣的第一列； 當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于所 述基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別所述表格矩陣的所述第一列；以及 基于所述表格矩陣的所述第一列來選擇性地更新所述基解矩陣；以及 致動(dòng)器模塊，其基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模炔基于所述基解矩陣的輸入來確定所述一組當(dāng) 前目標(biāo)值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模炔基于所述基解矩陣的輸入來確定所述一組當(dāng) 前目標(biāo)值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基 解矩陣的所有原始變量為正時(shí)，所述MPC模塊： 基于所述基解矩陣的輸入來分別確定所述目標(biāo)值的變化；以及 通過分別將所述變化與上一組目標(biāo)值相加來確定所述一組當(dāng)前目標(biāo)值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，所述 MPC模炔基于與絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)原始變量成對(duì)的所述對(duì)偶變量的第三輸入位置來識(shí)別所 述表格矩陣的所述第一列。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述MPC模炔基于以下兩者之間的比 值來選擇性地更新所述基解矩陣： 所述基解矩陣的對(duì)偶變量和所述基解矩陣的原始變量中的一者；以及 所述表格矩陣的相對(duì)應(yīng)的輸入。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，對(duì)于所述基解矩陣的每個(gè)對(duì)偶變量和 原始變量，所述MPC模塊:確定所述基解矩陣的輸入與所述表格矩陣的所述相對(duì)應(yīng)的輸入之 間的比值;識(shí)別所述比值中的正的且最小的一個(gè)；以及基于所述表格矩陣的所述相對(duì)應(yīng)的 輸入的所述輸入位置來選擇性地更新所述基解矩陣。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述比值中沒有一個(gè)為正時(shí)，所述 MPC模塊指示已發(fā)生故障。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述MPC模塊針對(duì)等于O的預(yù)定加權(quán)值 不執(zhí)行矩陣輸入的矩陣相乘。10. -種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其包括： 基于駕駛員輸入產(chǎn)生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 將所述第一轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求； 使用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)模塊，所述MPC模塊實(shí)施多次迭代以基于所述第二轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求、 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的模型、表格矩陣和基解矩陣來確定一組當(dāng)前目標(biāo)值，每次迭代包括： 確定所述基解矩陣：呈包括原始變量和對(duì)偶變量的非基本對(duì)的非標(biāo)準(zhǔn)形式;還是呈包 括原始變量和對(duì)偶變量的基本對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)形式； 當(dāng)所述基解矩陣呈非標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，基于所述非基本對(duì)的所述原始變量的第一輸入位置 來識(shí)別所述表格矩陣的第一列； 當(dāng)所述基解矩陣呈標(biāo)準(zhǔn)形式且所述基解矩陣的一個(gè)或更多個(gè)原始變量為負(fù)時(shí)，基于所 述基本對(duì)的對(duì)偶變量的第二輸入位置來識(shí)別所述表格矩陣的所述第一列；以及 基于所述表格矩陣的所述第一列來選擇性地更新所述基解矩陣；以及 基于所述一組當(dāng)前目標(biāo)值中的第一者來控制發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK105888868SQ201610081877
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日
【發(fā)明人】R.龍, N.金
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司