CN102627107A - 在转换状态方程之间转换控制系统 - Google Patents

Abstract

一种控制车辆将运行范围从第一范围变动至第二范围的方法，包括限定当前状态方程组以及目标状态方程组。该当前状态方程组和目标状态方程组可各自包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于预测车辆的运行的估计量状态方程组。在时间上步增调节所述当前状态方程组的值，直至大致等于目标状态方程组的值，以平滑所述第一范围和所述第二范围之间所请求的变换。

Description

在转换状态方程之间转换控制系统

技术领域

本发明一般涉及在由不同的状态方程实时描述的两个不同运行范围之间转换车辆的控制系统的方法。

背景技术

车辆可运行在不同的范围中。例如，变速器可当离合器接合时运行于第一范围中，且可当离合器脱开时运行于第二范围中。车辆的运行可受控于基于状态的追踪控制系统，即，基于运行状态的控制系统。该基于状态的追踪控制系统合并入若干模拟“状态”(即，当运行于特定的运行范围中的每一个时，车辆和/或部件的运行)的不同状态方程。每一个范围包括一组状态方程((即，一组估计量状态方程)，所述基于状态的追踪控制系统使用所述方程来追踪和/或预测车辆和/或部件的性能)，和第二组状态方程((即，一组控制状态方程)，所述第二状态方程被用于控制车辆)。所述状态方程可包括来自所述状态方程的每一个的状态输出值。所述控制系统可将状态输出值和参考值(即，特定线性方程的目标值)进行比较。参考值和状态输出值之间的差值被用来确定如何控制所述车辆和/或部件。附加地，来自一个或多个状态方程的预测或输出值可被用于计算不同的参考值。

当车辆将其运行从一个范围改变至另一个范围时，例如当变速器从离合器接合的运行变动至离合器脱开的运行时，所述基于状态的追踪控制系统在适用于不同运行范围的不同状态方程组之间切换，且更具体地，在用于预测和/或控制车辆和/或部件在不同范围中的运行的不同状态方程之间变动。当基于状态的追踪控制系统在不同的范围之间变动时实时变动状态方程时，第一范围的状态方程和第二范围的状态方程之间的不同将导致对车辆和/或部件的控制的突变。

发明内容

本发明提供了一种转换车辆的控制系统的方法。该方法包括在车辆的运行中检测在第一范围和第二范围中的一个和所述第一范围和第二范围中的另一个之间的所请求的转换。描述车辆当前运行于的第一范围和第二范围中的一个的至少一个状态方程被选定为当前状态方程。该当前状态方程可包括当前状态方程组。该当前状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于估计车辆的性能的估计量状态方程组(a set of estimator stateequations)。描述车辆正转换入的第一范围和第二范围中的一个的至少一个状态方程被选定为目标状态方程。该目标状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于估计车辆的性能的估计量状态方程组。该方法还包括在时间上混合当前状态方程的值，直至混合值大致等于目标状态方程的值，以平滑所述第一范围和所述第二范围之间所请求的转换。

本发明还提供了一种转换车辆的控制系统的方法。该方法包括在车辆的运行中检测在第一范围和第二范围中的一个和所述第一范围和第二范围中的另一个之间的所请求的转换。描述所述车辆当前运行所处的范围的当前状态方程组的至少一个参考值和至少一个输出值被选定。该当前状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于估计车辆的性能的估计量状态方程组。至少一个参考值和描述所述车辆正转换入的范围的目标状态方程组的至少一个输出值被选定。该目标状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于估计车辆的性能的估计量状态方程组。所述当前状态方程组的至少一个参考值和所述目标状态方程组的至少一个参考值之间的差值被系数相乘，以限定参考积。该参考积被和所述当前状态方程组的至少一个参考值加和，以限定调整后的参考值。所述当前状态方程组的至少一个状态输出值和所述目标状态方程组的至少一个状态输出值之间的差值被系数相乘，以限定状态积。该状态积被和所述当前状态方程组的至少一个状态输出值加和，以限定调整后的状态输出值。该方法还包括将调整后的参考值以及调整后的状态输出值分别和目标状态方程组的至少一个参考值以及至少一个状态输出值进行比较，以确定所述调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自小于、等于或大于目标状态方程组的所述至少一个参考值以及至少一个状态输出值的预定百分比。当调整后的参考值以及调整后的状态输出值各自小于目标状态方程组的所述至少一个参考值以及至少一个状态输出值的预定百分比时，重新计算所述调整后的参考值以及调整后的状态输出值，直至调整后的参考值以及调整后的状态输出值各自等于或大于目标状态方程组的所述至少一个参考值以及至少一个状态输出值的预定百分比，以平滑在所述第一范围和所述第二范围之间请求的改变。

因此，当前状态方程组的值被斜坡上升或下架，直至其大致等于目标状态方程组的值，并由此平滑在第一范围和第二范围之间的转换，并最小化和/或消除车辆中的任何可感知的突变。该当前状态方程和目标状态方程可各自包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于估计车辆的性能的估计量状态方程组。可将所述控制状态方程组以及所述估计量状态方程组单独地或同时混合。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是轻易地明显的。

附图说明

图1是示出了在车辆的两个不同运行范围之间非线性地转换车辆的控制系统的方法的流程图。

图2是示出了在车辆的两个不同运行范围之间线性地转换车辆的控制系统的可替换方法的流程图。

图3是示出了描述车辆在第一范围中的运行的第一状态方程组、描述车辆在第二范围中的运行的第二状态方程组、以及当车辆被从所述第一范围转换至所述第二范围时如何将所述状态方程混合(blend)的图表。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记贯穿若干幅附图标示相似的零件，控制车辆的方法在图1和图2中被以20总体地示出。该方法还被实现为可在车辆的控制器等上运行的算法。

参见图3，该车辆或车辆的部件至少运行于由22总体地示出的第一范围以及由24总体地示出的第二范围中。例如，变速器可当离合器接合时运行于第一范围22中，且可当离合器脱开时运行于第二范围24中。应理解所述第一范围22以及第二范围24可包括车辆或车辆部件的任何不同的运行范围。还应被理解车辆可包括若干个不同的运行范围，且所述第一范围22以及所述第二范围24可包括所述若干个不同的运行范围中的任意两个。因此，应理解所述第一范围22以及所述第二范围22不意图被限制为上述的离合器的示例性实施例。

当前状态方程描述和/或控制在车辆当前运行于的第一范围和第二范围中的一个中运行的车辆的运行。该当前状态方程可包括状态方程组。该状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于预测车辆的运行的估计量状态方程组。该当前状态方程组可包括但不限于至少一个参考值26和至少一个状态输出值28。状态输出值28是由模拟车辆和/或部件的运行的线性方程所产生的输出。这样的话，该状态输出值28描述当车辆和/或部件运行于所述第一范围22中时的车辆和/或部件的运行(即，状态)。

目标状态方程描述和/或控制在车辆正转换入的第一范围和第二范围中的一个中运行的车辆的运行。该目标状态方程可包括状态方程组。该状态方程组可包括用于控制车辆的控制状态方程组，以及用于预测车辆的运行的估计量状态方程组。该目标状态方程组可包括但不限于至少一个参考值30和至少一个状态输出值32。状态输出值32是由模拟车辆和/或部件的运行的线性方程所产生的输出。这样的话，该状态输出值32描述当车辆和/或部件运行于所述第一范围24中时车辆和/或部件的运行(即，状态)。

车辆控制器可参照参考值26、30与状态输出值28、32之间的差值，以确定如何控制所述车辆和/或部件。因此，该控制器持续地求解适用于相应的范围的状态方程，以预测车辆和/或部件的运行，且将来自线性方程的状态输出值28、32与参考值26、30进行比较，以确定如何控制或调节所述车辆和/或部件。第一范围22的参考值26包括不同于第二范围24的参考值30的值。第一范围22和第二范围24的参考值26、30的区别值或大小分别被沿图3中示出的竖轴23总体地示出。类似的，第一范围22的状态输出值28的值不同于第二范围22的状态输出值32的值。第一范围22和第二范围24的输出值28、32的区别值或大小也被沿图3中示出的竖轴23总体地示出。因此，当车辆和/或部件在第一范围22和第二范围24之间转换时，总体地在25处示出的突变发生在参考值26、30和第一范围以及第二范围各自的状态输出值28、32之间。为了平滑第一范围22和第二范围24之间的转换，参考值26、30以及状态输出值28、32随时间渐变(即，混合，由虚线34总体地示出)，以消除或最小化第一范围22内的参考值22的值和第二范围24内的参考值30的值之间的突变，并同时消除或最小化第一范围的状态输出值28的值和第二范围24的状态输出值32之间的突变。参考值26、30以及状态输出值28、32在其上渐变的时间总体地沿图3中的水平轴线27示出。该时间周期是可校准的，且可被限定为等于用于特定车辆和/或运行范围的任何需要的时间长度。

也参见图1和2，该方法包括检测所请求的车辆的运行的从第一范围22以及第二范围24中的一个至所述第一范围22以及第二范围24中的另一个的变化，和/或识别等于假(false)的范围变化完成标志，如总体地由块50所示。该范围变化完成标志是由车辆控制器参考用以确定当前状态方程组完成(即，标志等于真)或未完成(即，标志等于假)的变量。如条件所示，该车辆控制器可发信号表示车辆和/或部件在第一范围22和第二范围24之间切换。这可包括从第一范围切换至第二范围，如在图3中所示，或可相反地包括从第二范围24切换至第一范围22。例如，该车辆控制器可发信号表示车辆的变速器中的离合器从第一范围22(例如，接合态)切换至第二范围24(例如，脱开态)，并由此将变速器的运行从第一范围22变动至第二范围24。可以任何合适的方式检测该车辆的运行中的请求的变化，所述方式包括但不限于识别来自车辆控制器的控制信号或检测将导致从第一范围22变动至第二范围24的部件、开关、阀门等的运动。

该方法还包括选定(即，限定)当前描述车辆当前运行于其中的范围的至少一个状态方程作为当前状态方程组，如总体地由块52所示。如在图3中所示且在此所描述的，该当前状态方程组限定了第一范围22的参考值26和状态输出值28。该方法还包括选定(即，限定)描述车辆正在转换入其中范围的至少一个状态方程作为目标状态方程组，如总体地由块54所示。如在图3中所示且在此所描述的，该目标状态方程组限定了第二范围24的参考值30和状态输出值32。

该方法还包括在时间上混合(blend)当前状态方程组26、28的值，直至大致等于目标状态方程组30、32的值。混合当前状态方程组26、28的值，直至大致等于目标状态方程组30、32的值平滑了在当前状态方程组26、28和目标状态方程组30、32之间的突变25(即差值)。通过平滑在当前状态方程组26、28和控制变量30、32的目标组之间的差值，在当前范围22和目标范围24之间的转换被平滑。

为了混合当前状态方程组26、28，该方法还包括限定系数(multiplier)，如总体地在块56处所示。该系数可被限定为包括任何大于零(0)且等于或小于一(1)的值。与较小的系数的值相比，较大的系数的值将更迅速地转换当前状态方程组。

该当前状态方程组26、28可被线性或非线性地混合。参见图1和3，如果当前状态方程组26、28被非线性地混合，如图3中所示，则混合当前状态方程组26、28的值还包括将当前状态方程组的参考值26和目标状态方程组的参考值30之间的差值乘以所述系数，以限定参考积。因此，当前状态方程组的参考值26被从目标状态方程组的参考值30中减去，且计算出的差值被乘以系数，以限定参考积。该参考积随后被和所述当前状态方程组的参考值26加和(即，添加至所述参考值26)，以限定调整后的参考值，如总体地由块58所示。

类似地，混合当前状态方程组26、28的值包括将当前状态方程组的状态输出值28和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值乘以所述系数，以限定状态积。因此，当前状态方程组的状态输出值28和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值被乘以系数，以限定状态积。该状态积随后被和当前状态方程组的状态输出值28加和(即，添加至状态输出值28)，以限定调整后的状态输出值，如总体地由块60所示。

该方法还包括将调整后的参考值以及调整后的状态输出值与参考值30以及目标状态方程组的状态输出值32分别进行比较，以确定调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自大于、等于或小于参考值30以及目标状态方程组的状态输出值32的预定百分比，如总体地由块62所示。该预预定百分比可被限定为任意百分比，但被更优选地限定为等于百分之九十九(99％)。

该方法还包括限定范围变化完成标志，如总体地由块64所示。当调整后的参考值和调整后的状态输出值小于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比时，该范围变化完成标志被限定为等于假(false)。当调整后的参考值和调整后的状态输出值等于或大于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比时，该范围变化完成标志被限定为等于真(true)。

该方法还包括确定范围变化完成标志是否等于真或假，如总体地由块66所示。当范围变化完成标志等于假时，即，如果调整后的参考值和调整后的状态输出值小于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，则该方法还包括增加所述系数的值，如总体地由块68所示。该系数的值被根据可校准率(calibratable rate)在零(0)和一(1)的范围内增加。这样的话，该可校准率限定了系数的值的增加的幅度。该可校准率可被设定至任何需要以及可接受的系数的变化率，以提供在第一范围22和第二范围24之间的平滑转换。例如，该可校准率可控制系数的变化率至等于系数的值的百分之十(10％)的增加。该可校准率可限定但不被限制于系数的值在系数的值的增加的一次或多次迭代上的线性增加、指数增加或曲线增加。

该方法还包括将调整后的参考值和目标状态方程组的参考值30之间的差值乘以增加后的系数，以重新限定参考积，如总体地由块70所示。因此，该调整后的参考值被从目标状态方程组的参考值30中减去，且计算出的差值被乘以增加后的系数，以重新限定参考积。该重新限定的参考积随后被和调整后的参考值加和(即，添加至所述调整后的参考值)，以限定新的调整后的参考值.

类似地，该方法还包括将调整后的输出值和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值乘以增加后的系数，以重新限定状态积，如总体地由块72所示。该重新限定的状态积随后被和调整后的状态输出值加和(即，添加至所述调整后的状态输出值)，以限定新的调整后的状态输出值。

该方法还包括重复迭代步骤，如总体地在74处所示，直至范围变化完成标志等于真。更具体地，对于所述系数的每一次步增增加，调整后的参考值以及调整后的状态输出值和目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32分别进行比较(块62)，以确定调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自小于、等于或大于目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，且基于所述比较重新限定范围变化完成标志，如总体地由块64所示。如果调整后的参考值和调整后的状态输出值继续小于目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，则系数的值被根据可校准率增加(块68)，且计算另一个新的调整后的参考值以及新的调整后的状态输出值(块70和72)。迭代过程74持续至所述范围变化完成标志等于真。如果调整后的参考值以及调整后的状态输出值等于或大于目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32，如在块67处所示，则该转换完成且算法终止。

参见图2和3，如果当前状态方程组26、28被线性地混合，则混合当前状态方程组26、28的值还包括将当前状态方程组的参考值26和目标状态方程组的参考值30之间的差值乘以系数，以限定参考积。因此，当前状态方程组的参考值26被从目标状态方程组的参考值30中减去，且计算出的差值被乘以系数，以限定参考积。该参考积随后被和当前状态方程组的参考值26加和(即，添加至所述参考值26)，以限定调整后的参考值，如总体地由块58所示。

类似地，混合当前状态方程组26、28的值包括将当前状态方程组的状态输出值28和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值乘以系数，以限定状态积。因此，当前状态方程组的状态输出值28和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值被乘以系数，以限定状态积。该状态积随后被和当前状态方程组的状态输出值28加和(即，添加至所述状态输出值28)，以限定调整后的状态输出值，如总体地由块60所示。

该方法还包括将调整后的参考值以及调整后的状态输出值与目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32分别进行比较，以确定调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自小于、等于或大于目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，如总体地由块62所示。该预定百分比可被限定为任意百分比，但被更优选地限定为等于百分之九十九(99％)。

该方法还包括限定范围变化完成标志，如总体地由块64所示。当调整后的参考值和调整后的状态输出值小于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比时，该范围变化完成标志被限定为等于假。当调整后的参考值和调整后的状态输出值等于或大于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比时，该范围变化完成标志被限定为等于真。

该方法还包括确定范围变化完成标志是否等于真或假，如总体地由块66所示。当范围变化完成标志等于假时，即，如果调整后的参考值和调整后的状态输出值小于目标状态方程组相应的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，则该方法还包括增加系数的值，如总体地由块68所示。如上所述，该系数的值被根据可校准率在零(0)和一(1)的范围内增加。

对于当前状态方程组的26、28的线性调节，该方法还包括重新计算调整后的参考值。通过将当期状态方程组的参考值26和目标状态方程组的参考值30之间的差值乘以增加后的系数来重新计算调整后的参考值，以重新限定参考积。因此，当前状态方程组的参考值26被从目标状态方程组的参考值30中减去，且计算出的差值被乘以增加后的系数，以重新限定参考积。该重新限定的参考积随后被和当前状态方程组的参考值26加和(即，添加至所述参考值26)，以重新限定调整后的参考值，如总体地由块58所示。

类似地，混合当前状态方程组的值26、28包括将当前状态方程组的状态输出值28和目标状态方程组的状态输出值32之间的差值乘以增加后的系数，以重新限定状态积。因此，当前状态方程组的状态输出值28被从目标状态方程组的状态输出值32减去，其计算的差值被乘以增加后的系数，以重新限定状态积。该重新限定的状态积随后被和当前状态方程组的状态输出值28加和(即，添加至所述状态输出值28)，以重新限定调整后的状态输出值，如总体地由块60所示。

该方法还包括重复迭代步骤，如总体地在74处所示，直至范围变化完成标志等于真。更具体地，对于系数的每一次步增增加，调整后的参考值以及调整后的状态输出值被与目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32分别进行比较(块62)，以确定调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自小于、等于或大于所述目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，且基于所述比较重新限定范围变化完成标志，如总体地由块64所示。如果调整后的参考值和调整后的状态输出值继续小于目标状态方程组的参考值30以及状态输出值32的预定百分比，块66，则系数的值被根据可校准率增加(块68)，且计算另一个新的调整后的参考值以及新的调整后的状态输出值(块58和60)。迭代过程74持续至所述范围变化完成标志等于真。如果调整后的参考值以及调整后的状态输出值等于或大于目标输出状态方程组的参考值30以及状态输出值32，如在块67处所示，则该转换完成且算法终止。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种转换车辆的控制系统的方法，所述方法包括：

在车辆的运行中检测在第一范围和第二范围中的一个到所述第一范围和第二范围中的另一个之间的所请求的转换；

选定当前描述车辆当前运行处于的第一范围和第二范围中的一个的至少一个状态方程为当前状态方程；

选定描述车辆正转换入的第一范围和第二范围中的一个的至少一个状态方程为目标状态方程；

在时间上混合当前状态方程的值，直至混合值大致等于目标状态方程的值，以平滑在所述第一范围和所述第二范围之间的所请求的转换。

2.如权利要求1所述方法，其中所述当前状态方程包括描述当处于所述第一范围中时所述车辆的运行的至少一个参考值和至少一个状态输出值，且其中所述目标状态方程包括描述当处于所述第二范围中时所述车辆的运行的至少一个参考值和至少一个状态输出值。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述当前状态方程的至少一个状态输出值和所述目标状态方程的至少一个状态输出值各自由至少一个线性方程生成，所述线性方程模拟当分别处于第一范围以及第二范围中时车辆的运行。

4.如权利要求2所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括限定一系数，以在时间上调节所述当前状态方程的值。

5.如权利要求4所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：A)将所述当前状态方程的至少一个参考值和所述目标状态方程的至少一个参考值之间的差值乘以所述系数，以限定参考积，且将所述参考积和所述当前状态方程的至少一个参考值加和，以限定调整后的参考值。

6.如权利要求5所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：B)将所述当前状态方程的至少一个状态输出值和所述目标状态方程的至少一个状态输出值之间的差值乘以所述系数，以限定状态积，且将所述状态积和所述当前状态方程的至少一个状态输出值加和，以限定调整后的状态输出值。

7.如权利要求6所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：C)将调整后的参考值以及调整后的状态输出值分别和所述目标状态方程组的至少一个参考值以及至少一个状态输出值进行比较，以确定所述调整后的参考值和调整后的状态输出值是否各自大于所述目标状态方程组的所述至少一个参考值以及所述至少一个状态输出值的预定百分比。

8.如权利要求7所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：D)当调整后的参考值以及调整后的状态输出值各自小于所述目标状态方程组的至少一个参考值以及至少一个状态输出值的预定百分比时，限定范围变化完成标志至等于假，且当所述调整后的参考值和调整后的状态输出值各自等于或大于所述目标状态方程组的所述至少一个参考值以及所述至少一个状态输出值的预定百分比时，限定所述范围变化完成标志至等于真。

9.如权利要求8所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：E)当所述范围变化完成标志等于假时增加所述系数的值。

10.如权利要求9所述的方法，其中在时间上混合所述当前状态方程的值直至大致等于所述目标状态方程的值包括：F)将所述调整后的参考值和所述目标状态方程的至少一个参考值之间的差值乘以所述增加后的系数，以重新限定参考积，且将所述重新限定的参考积和所述调整后的参考值加和，以限定新的调整后的参考值。

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