CN110371124A

CN110371124A - 基于模型预测的推进系统控制中的换挡管理

Info

Publication number: CN110371124A
Application number: CN201910262887.4A
Authority: CN
Inventors: P·G·奥塔内斯; M·李维斯兹; C·J·温格兹; C·莱因霍尔德; M·T·萨兹姆斯基; M·M·诺瓦克; B·帕提帕提
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2039-04-02
Also published as: DE102019108497A1; DE102019108497B4; US20190308626A1; CN110371124B; US10661804B2

Abstract

一种推进系统、控制系统、以及方法，其使用模型预测控制系统来生成多个可能命令值集合并且确定每个可能命令值集合的成本。具有最低成本的可能命令值集合被确定和定义为选择命令值集合。在一些情况下，MPC确定的命令值可以由基于超控输入的另一传动比命令取代。最小和最大传动比是基于超控输入来确定，并且由此确定约束(或者仲裁)传动比。约束或仲裁传动比用于确定是否应用MPC确定的传动比或者基于仲裁传动比的传动比来确定最终命令传动比。将压力命令至变速器滑轮组件，该变速器滑轮组件配置为实施最终命令传动比。

Description

基于模型预测的推进系统控制中的换挡管理

技术领域

本公开涉及一种用于具有发动机和变速器的机动车辆的推进系统的控制系统和方法，并且更具体地涉及一种使用多变量控制器的控制系统和方法。

背景技术

机动车辆中的推进系统控制通常涉及读取驾驶员和车辆输入(诸如，油门踏板位置、车辆传感器数据、以及转矩请求)，并且将这些输入传达至发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)。ECM可以从驾驶员和车辆输入来计算请求车轴转矩。请求车轴转矩然后可以被传达至发动机和ECM。基于请求车轴转矩来控制发动机以便产生实际车轴转矩。与此同时，并且通常与计算期望发动机和车轴转矩同时地从请求车轴转矩和车辆速度来计算期望传动比。期望传动比(其可以是CVT滑轮比)然后被传达至变速器。基于期望传动比来控制变速器以便产生实际传动比。实际车轴转矩和实际传动比限定机动车辆的操作条件。

模型预测控制(MPC)可以用于确定期望传动比和期望发动机输出转矩，以便优化瞬态控制和提高燃油经济性，如在美国专利第9,789,876号和美国专利申请公开第2017/0361842号中描述的。然而，在某些情况下，其它换挡模式或滑轮比可能是令人期望的。例如，在某些情况下，车辆驾驶性能可能比燃油经济性更重要，并且由模型预测控制系统确定的滑轮比应该由另一滑轮比取代。

发明内容

本公开提供了一种架构和信号内容以在从燃油经济性和驾驶性能模式看时协调对传动比的控制。计算比例约束并且将其用于确定是否使用由MPC模块确定的传动比或者是否使用另一传动比。当在MPC控制和其它控制之间改变时，还可以计算和使用比例率约束。该系统可以被配置为在驾驶性能上比燃油经济性具有更高的优先级。

在一种形式中，其可以与本文所公开的其它形式进行组合或者分离，本公开提供一种用于具有变速器和发动机的机动车辆的推进系统的控制系统。该控制系统包括第一控制模块和第二控制模块。第一控制模块具有参考发生器，该参考发生器配置为生成包括初始请求传动比的多个请求值。第一控制模块还具有MPC模块，该MPC模块配置为：生成包括可能命令传动比的多个可能命令值集合，至少基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及至少一个请求值来确定每个可能命令值集合的成本，确定哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有最低成本的可能命令值集合以限定包括MPC选择命令传动比的选择命令值集合。第二控制模块具有约束模块，该约束模块配置为基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比。第二控制模块配置为基于将最大传动比和最小传动比应用至初始请求传动比来确定仲裁请求传动比。第二控制模块还具有接管模块和比例控制模块。接管模块配置为确定仲裁请求传动比是否处于接管范围内。比例控制模块配置为：A)如果仲裁请求传动比在接管范围内，则基于仲裁请求传动比来设定最终命令传动比；B)如果仲裁请求传动比在MPC控制范围内，则将最终命令传动比设定为MPC选择命令传动比，MPC控制范围和接管范围相互排斥；以及C)将压力命令至变速器滑轮组件，该变速器滑轮组件配置为实施最终命令传动比(通常，将一个压力命令至主要滑轮组件，并且将另一压力命令至次要滑轮组件)。

在另一形式中，其可以与本文所公开的其它形式进行组合或者分离，提供了一种用于控制机动车辆的推进系统的方法。该方法包括：确定初始请求传动比以及基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比。方法还包括：基于将最大传动比和最小传动比应用至初始请求传动比来确定仲裁请求传动比。方法然后包括：确定仲裁请求传动比是否处于接管范围内。如果仲裁请求传动比在接管范围内，则方法包括：将最终命令传动比确定为是基于请求的仲裁传动比。然而，如果仲裁请求传动比超出接管范围，则方法包括：通过生成多个可能命令值集合来确定最终命令传动比，每个可能命令值集合包括可能命令传动比，基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及包括初始请求传动比的多个请求值来确定多个可能命令值集合中的每个可能命令值集合的成本，确定多个可能命令值集合中的哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有最低成本的可能命令值集合以限定包括最终命令传动比的选择命令值集合。方法包括：将预定压力命令至变速器滑轮组件以实施最终命令传动比，预定压力是基于最终命令传动比来确定。

在又另一形式中，其可以与本文所公开的其它形式进行组合或者分离，提供了一种用于机动车辆的推进系统。该推进系统包括发动机、无级变速器(CVT)、发动机控制模块、以及变速器控制模块。发动机可操作用于给机动车辆提供动力，并且发动机具有配置为传递发动机输出转矩的发动机输出轴。CVT具有变速机组件，该变速机组件包括第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮通过可旋转构件(诸如，皮带或者链条)可旋转地联接。至少一个滑轮包括可移动槽轮，该可移动槽轮可沿着轴线平移以便选择性地改变发动机输出轴与变速器输出轴之间的传动比。发动机控制模块包括MPC模块和参考发生器，该参考发生器配置为生成包括初始请求传动比的多个请求值。MPC模块配置为：生成包括可能命令传动比的多个可能命令值集合，至少基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及至少一个请求值来确定每个可能命令值集合的成本，确定哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有最低成本的可能命令值集合以限定包括MPC选择命令传动比的选择命令值集合。变速器控制模块具有约束模块、接管模块、以及比例控制模块。约束模块配置为基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比。变速器控制模块配置为基于将最大传动比和最小传动比应用至初始请求传动比来确定仲裁请求传动比。接管模块配置为确定仲裁请求传动比是否处于接管范围内。比例控制模块配置为：A)如果仲裁请求传动比在接管范围内，则基于仲裁请求传动比来设定最终命令传动比；B)如果仲裁请求传动比在MPC控制范围内，则将最终命令传动比设定为MPC选择命令传动比，其中，MPC控制范围和接管范围相互排斥；以及C)将压力命令至变速器滑轮组件，该变速器滑轮组件配置为实施最终命令传动比。

可以提供控制系统或者控制模块的附加特征，包括但不限于如下：每个可能命令值集合包括可能命令发动机输出转矩；每个选择命令值集合包括选择命令发动机输出转矩；MPC模块配置为进一步基于最终命令传动比来确定成本；在接管范围内，约束模块配置为将仲裁请求传动比设定为等于最大传动比和最小传动比；约束模块配置为在MPC控制范围的无限制部分内将最大传动比确定为等于变速机最大比并且将最小传动比确定为等于变速机最小比；约束模块配置为确定最大传动比、最小传动比、以及仲裁请求传动比等于初始请求传动比加上接管范围的非性能换挡部分内的第一偏移；约束模块配置为确定最大传动比、最小传动比、以及仲裁请求传动比等于接管范围的性能换挡部分内的性能换挡比；约束模块进一步配置为在MPC控制范围的局部限制部分内确定最小传动比等于变速机最小比加上第二偏移并且最大传动比等于变速机最大比加上第三偏移；进一步包括比例率仲裁模块，该比例率仲裁模块配置为确定最大传动比变化率；控制系统配置为基于最大传动比变化率来限制最终命令传动比的变化；最大传动比变化率针对升挡是基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定；并且最大传动比变化率针对降挡是基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较大者来确定。

方法的附加特征可以包括但不限于：提供包括可能命令发动机输出转矩的每个可能命令值集合；提供包括选择命令发动机输出转矩的每个选择命令值集合；进一步基于最终命令传动比来确定成本；在接管范围内，将仲裁请求传动比设定为等于最大传动比和最小传动比；在MPC控制范围的无限制部分内，MPC控制范围超出接管范围，将最大传动比确定为等于变速机最大比并且将最小传动比确定为等于变速机最小比；在接管范围的非性能换挡部分内，确定最大传动比、最小传动比、以及仲裁请求传动比等于初始请求传动比加上第一偏移；在接管范围的性能换挡部分内，确定最大传动比、最小传动比、以及仲裁请求传动比等于性能换挡比；在MPC控制范围的局部限制部分内，确定最小传动比等于变速机最小比加上第二偏移并且最大传动比等于变速机最大比加上第三偏移；确定最大传动比变化率；基于最大传动比变化率来限制最终命令传动比的变化；针对升挡，基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定最大传动比变化率；针对降挡，基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较大者来确定最大传动比变化率。

多个超控输入可以选自如下：点上点下输入(TUTD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择(例如，运动、冬季、经济)、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施、变速器使用中超控、手动上手动下输入(MUMD)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、以及发动机超速保护。

系统或方法可以配置为利用如下成本方程来确定多个成本：

其中，

Te_a＝预测实际发动机输出转矩；

FR_a＝预测实际燃油消耗率；

Rat_a＝预测实际传动比；

Ta_a＝预测实际车轴转矩；

Te_r＝请求发动机输出转矩；

FR_r＝请求燃油消耗率；

Rat_r＝如下其中一个：初始请求传动比(Rat_r_i)和最终命令传动比；

Ta_r＝请求车轴转矩；

Te_c＝可能命令发动机输出转矩；

Rat_c＝如下其中一个：可能命令传动比和最终命令传动比；

Q_y＝第一预定加权值；

Q_u＝第二预定加权值；

Q_Δu＝第三预定加权值；

i＝索引值；

k＝预测步骤；以及

T＝转置矢量。

系统或方法可以配置为利用如下方程式集合来确定预测实际发动机输出转矩(Te_a)、预测实际燃油消耗率(FR_a)、预测实际传动比(Rat_a)、以及预测实际车轴转矩(Ta_a)：

其中，

x_k+1＝在预测步骤k+1处的状态变量；

x_k＝在预测步骤k处的状态变量；

A＝状态矩阵；

B＝输入矩阵；

Te_c_k＝在预测步骤k处的可能命令发动机输出转矩；

Rat_c_k＝如下其中一个：在预测步骤k处的可能命令传动比和最终命令传动比；

K_KF＝卡尔曼滤波器增益；

Te_a_k＝在预测步骤k处的预测实际发动机输出转矩；

FR_a_k＝在预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；

Rat_a_k＝在预测步骤k处的预测实际传动比；

Ta_a_k＝在预测步骤k处的预测实际车轴转矩；

Te_m_k＝在预测步骤k处的测量发动机输出转矩；

FR_m_k＝在预测步骤k处的测量燃油消耗率；

Rat_m_k＝在预测步骤k处的测量传动比；

Ta_m_k＝在预测步骤k处的测量车轴转矩；

Ta_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；

FR_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；

C＝输出矩阵；

v＝过程噪声；以及

w＝测量噪声。

附图说明

本文描述的附图仅仅用于图示目的并且不意在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的原理的具有示例性推进系统的机动车辆的示意图；

图2是根据本公开的原理的示出了用于控制在图1中示出的推进系统的控制系统的示意图；

图3是根据本公开的原理的示出了在图2中示出的控制系统的附加细节的示意图；

图4是根据本公开的原理的图示了在图2至图3中示出的控制系统的进一步附加细节的示意图；以及

图5是根据本公开的原理的图示了用于控制车辆推进系统的方法的框图。

具体实施方式

参照图1，示出了示例性机动车辆并且通常由附图标记9来指示。机动车辆9被图示为乘用车，但应理解，机动车辆9可以是任何类型的车辆，诸如，卡车、厢式货车、运动型多用途车等。机动车辆9包括示例性推进系统10。首先应理解，尽管已经图示了后轮驱动推进系统10，但在不背离本公开的精神和范围的情况下，机动车辆9可以具有前轮驱动推进系统、全轮驱动推进系统、或者四轮驱动推进系统。

推进系统10通常包括与变速器14和最终传动单元16相互连接的发动机12。在不背离本公开的精神和范围的情况下，发动机12可以是常规内燃机或者电动发动机、混合发动机、或者任何其它类型的原动机。发动机12经由曲轴或发动机输出轴18将驱动发动机输出转矩供应至变速器14。驱动发动机输出转矩可以通过挠性板和/或起动装置20被传输至变速器14。举例来说，起动装置20可以是水动力装置，诸如，液力耦合器或变矩器、湿式双离合器、或者电动马达。转矩然后从起动装置20被传输至至少一个变速器输入轴22。

变速器14可以是任何类型的变速器，诸如，具有行星齿轮的有级变速器、中间轴变速器、无级变速器(CVT)、或者无段自动变速器。来自变速器输入轴22的转矩通过比例控制单元24被传达至变速器输出轴26。通常，比例控制单元24在变速器输入轴22与变速器输出轴26之间提供多个前进挡和/或倒挡速度或齿轮比、或者无限数量的前进挡和/或倒挡速度或齿轮比。

在变速器14是CVT的情况下，比例控制单元24可以包括具有第一滑轮24b和第二滑轮24c的变速机组件24a，第一滑轮24b和第二滑轮24c通过包绕在可变直径滑轮24b、24c周围的环状可旋转构件24d可旋转地联接。第一滑轮24b和第二滑轮24c中的至少一个包括可移动槽轮24e，可移动槽轮24e可沿着轴线平移以便选择性地改变发动机输出轴18与变速器输出轴26之间的比。

因此，如本文所提到的，术语“速度比”指的是变速机速度比，其是输出构件26的速度相对于输入构件22的速度的比。变速器输出轴26将输出转矩传达至最终传动单元16。最终传动单元16通常包括差速器28，差速器28通过驱动桥30将车轴转矩传递至驱动轮32。

现在看图2，大体上通过附图标记34指示了用于控制示例性推进系统10的车辆推进控制系统。车辆推进控制系统34包括监督控制模块36，监督控制模块36与发动机控制模块38和变速器控制模块40进行电子通信。控制模块36、38和40可以通过车辆网络或者电缆区域网络(CAN)总线进行通信。车辆推进控制系统34可以包括各种其它控制模块或者与其通信，诸如，车身控制模块或者信息娱乐控制模块。在一些变型中，监督控制模块36可以被包含在发动机控制模块38或者变速器控制模块40内。

监督控制模块36是一种非通用的电子控制装置，其具有预编程的数字计算机或处理器42、用于储存数据(诸如，控制逻辑、指令、图像数据、查阅表等)的存储器或非暂时性计算机可读介质44、以及多个输入/输出外围设备或端口46。处理器42配置为执行控制逻辑或指令。

发动机控制模块38是一种非通用的电子控制装置，其具有预编程的数字计算机或处理器48、用于储存数据(诸如，控制逻辑、指令、图像数据、查阅表等)的存储器或非暂时性计算机可读介质50、以及多个输入/输出外围设备或端口52。处理器48配置为执行控制逻辑或指令。发动机控制模块38与发动机12通信并且控制发动机12。

变速器控制模块40是一种非通用的电子控制装置，其具有预编程的数字计算机或处理器54、用于储存数据(诸如，控制逻辑、指令、图像数据、查阅表等)的存储器或非暂时性计算机可读介质56、以及多个输入/输出外围设备或端口58。处理器54配置为执行控制逻辑或指令。变速器控制模块40与变速器14通信并且控制变速器14。

车辆推进控制系统34与连接至推进系统10的多个传感器进行通信，包括发动机12中的空气流量传感器S2、发动机速度传感器S4、变速器输入轴速度传感器S6、变速器输出轴速度传感器S8、车辆速度传感器S10、以及踏板位置传感器S12。空气流量传感器S2和发动机速度传感器S4与发动机控制模块38进行通信。变速器输入轴速度传感器S6和变速器输出轴速度传感器S8与变速器控制模块40进行通信。车辆速度传感器S10和踏板位置传感器S12与发动机控制模块38和变速器控制模块40两者进行通信。

参照图3，并且继续参照图1和图2，图示了推进控制系统34的附加细节，包括发动机控制模块38和变速器控制模块40。在该示例中，发动机控制模块包括参考发生器模块60。例如，参考发生器模块60可以是稳态优化器，该稳态优化器配置为确定用于确定“u”变量(受控变量)和“y”变量(可以被追踪的优化输出变量)的参考值(期望或请求值)。例如，参考发生器60可以配置为确定请求发动机输出转矩Te_r、初始请求传动比Rat_r_i(其可以是变速器速度比)、请求燃油消耗率FR_r、以及请求车轴转矩Ta_r。

请求车轴转矩Ta_r可以根据油门踏板位置和车辆速度来确定。更具体地，请求车轴转矩Ta_r可以基于油门踏板位置PP和车辆速度V利用如下关系来确定，诸如：

Ta_r＝f(PP,V) (1)

在一些示例中，请求车轴转矩Ta_r可以是根据来自车辆速度传感器S10所感测的车辆速度V和踏板位置传感器S12所感测的油门踏板位置PP的查阅表或2D图来确定。在其它情况下，请求车轴转矩Ta_r可以是基于干预来确定，诸如，制动转矩管理(BTM)请求、车辆超速条件请求、牵引力控制(TC)请求、减速燃油切断请求、成形请求、底盘系统请求、性能启动请求、四轮驱动请求、以及/或者紧急自动制动请求。

请求燃油消耗率FR_r可以是基于请求车轴转矩Ta_r、车辆速度V、发动机速度RPM、以及空气-燃油比AF来确定。例如，

FR_r＝f(Ta_r,V,RPM,AF) (2)

发动机速度RPM可以由发动机速度传感器S4来确定。空气-燃油比AF是空气质量与燃油质量的比，举例来说，其可以由燃油控制模块报告；

例如，初始请求传动比Rat_r_i可以是基于请求车轴转矩Ta_r和车辆速度V通过应用预定基础比例图在参考发生器60的基础比例图模块62中进行确定。例如，

Rat_r_i＝f(Ta_r,V) (3)

其中，Rat_r_i是由基础比例图模块62确定的初始请求传动比——变速器速度比。

由参考发生器60生成的参考值包括被输出至MPC模块63的u_refs和y_refs，MPC模块63在从一个稳态过渡至另一稳态期间优化轨迹，尤其是燃油消耗率FR。U_refs可以包括请求发动机输出转矩Te_r和初始请求传动比Rat_r_i，而y_refs可以包括请求发动机输出转矩Te_r、初始请求传动比Rat_r_i、请求燃油消耗率FR_r、以及请求车轴转矩Ta_r中的全部四个。在一些情况下，另一请求传动比Ta_r将用于代替初始请求传动比Rat_r_i，这将在下文进一步详细地描述。

MPC模块63在下文进行了进一步详细的描述，但本质上，MPC模块63配置为生成多个可能命令值集合(包括可能命令传动比)并且确定每个可能命令值集合的成本。MPC模块63确定多个可能命令值集合中的哪个可能命令值集合具有最低成本并且选择具有最低成本的可能命令值集合以限定包括MPC选择命令传动比的选择命令值集合。为了达到最低成本，可以使燃油消耗量最小化，以便使得MPC选择传动比是能够实施请求发动机和车轴转矩同时使燃油消耗量最小化的传动比。

然而，在一些情况下，可能不期望以另一参数(诸如，传动比)为代价来使燃料消耗量最小化。因此，变速器控制模块40基于一系列因素(包括驾驶性能因素)来实施对可能传动比的约束。在一些情况下，如下文将进一步详细的描述的，变速器控制模块40从MPC模块63获取控制并且确定待被应用的传动比。

为此，将初始请求传动比Rat_r_i从参考发生器60的基础比例图模块62输出至变速器控制模块40中的约束模块64。约束模块64配置为基于多个超控输入65来确定最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min。

作为非限制性示例，超控输入65可以包括：源自驾驶员的点上点下输入(TUTD)或者手动上手动下输入(MUMD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择(诸如，运动驾驶模式、冬季驾驶模式)、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施(其中，当进行比例改变时，CVT模仿有级变速器)、变速器使用中超控(例如，用于当期望在变速器上运行校准、测试或服务时)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施(通常用于运动驾驶模式)、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、发动机超速保护、以及输出速度范围。

上面全是超控输入65的示例，因此可能令人期望的是设定上限和/或下限约束以用于选择传动比。约束模块64基于将最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min应用至初始请求传动比Rat_r_i来确定仲裁请求传动比Rat_r_arb。仲裁请求传动比Rat_r_arb然后被输出至接管模块66。在该示例中，仲裁请求传动比Rat_r_arb可以是速度比，但在替代例中，可以使用转矩比(速度比的倒数)。

接管模块66配置为确定仲裁请求传动比Rat_r_arb是否处于接管范围内。接管范围可以包括性能换挡部分和非性能换挡部分，但仲裁请求传动比Rat_r_arb处于接管范围内的结果是变速器控制模块40会接管对确定待被应用至变速器14的传动比的控制。尽管接管模块66被图示为与约束模块64分离，但若需要这两者也可以进行组合。

现在参照图4，示出了如由约束模块64确定的用于仲裁请求传动比Rat_r_arb以及最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min的各个范围的示意代表图。MPC控制范围68包括无限制部分70和局部限制部分72，并且接管范围78包括非性能换挡部分80和性能换挡部分82。

在MPC控制范围68的无限制部分70内，约束模块64配置为将最大传动比Rat_max确定为等于变速机最大比并且将最小传动比Rat_min确定为等于变速机最小比。换言之，基于考虑多个超控输入65，约束模块64确定不应对使用CVT14的变速机24a可能的最大比和最小比进行限制。因此，在无限制部分70内，最大传动比Rat_max被确定为是最大变速机比，并且最小传动比Rat_min被确定为是变速机最小比(其均是由滑轮几何结构以及系统(滑轮和链条)的输入转矩和所施加的滑轮夹固力来确定)。

在MPC控制范围68的局部限制部分72内，约束模块64可以配置为确定最大传动比Rat_max等于变速机最大比加上偏移并且最小传动比Rat_min等于变速机最小比加上偏移。这些偏移可以相同或者不同并且可以是基于某些超控输入65来确定。例如，在局部限制部分72内，偏移可以是基于源自驾驶员的手动上手动下输入(MUMD)、MUMD热模式、某一输出速度、硬件限制、比例限制超控、或者在任何其它期望标准下进行确定。在这种情况下，MPC模块63仍将用于确定最终应用至变速机24a的传动比，但比整个可能变速机范围更具有限制性的最大和最小可允许传动比集合Rat_max、Rat_min将从约束模块64被输出以由MPC模块63使用以确定待被应用至变速机24a的传动比(速度比或转矩比)。

在MPC控制范围68的任一部分70、72内，MPC模块63均用于确定待被应用至变速机24a的传动比。在MPC控制范围68的任一部分70、72内由约束模块64确定的最大传动比约束Rat_max和最小传动比约束Rat_min被输出至参考发生器模块60并且由约束应用模块76收集。

如上所述，用于最大传动比Rat_max、最小传动比Rat_min、以及仲裁请求传动比Rat_r_arb的接管范围78包括非性能换挡部分80和性能换挡部分82。在接管范围78的两个部分内，约束模块64可以配置为将仲裁请求传动比Rat_r_arb设定为等于最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min。因此，最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min也被设定为等于彼此。换言之，设定特定传动比，使得在窗口内没有变化的余地。

在接管范围78的非性能换挡部分80内，约束模块64可以配置为将最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min以及仲裁请求传动比Rat_r_arb确定为等于初始请求传动比Rat_r_i(基于基础比例图)加上偏移。偏移可以是基于某些超控输入65来确定。例如，在接管范围78的非性能换挡部分80内，偏移可以是基于对上坡和/或下坡驾驶模式、空挡追踪、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿(例如，当驾驶员常常制动时，诸如，下坡)、实施变速器制动、或者在任何其它期望标准下进行确定。在这种情况下，变速器控制模块40将(从MPC模块63)接管对最终应用至变速机24a的传动比的确定。

在接管范围78的性能换挡部分82内，约束模块64可以配置为将最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min以及仲裁请求传动比Rat_r_arb确定为等于性能换挡比。性能换挡比可以完全通过变速器控制模块40中的编程或者校准来确定，诸如，通过被设计用于性能换挡或者当驾驶员需求规定从比例图获得的比例有显著变化时的特殊比例图。性能换挡比可以是基于某些超控输入65来确定或选择。例如，在接管范围78的性能换挡部分82内，性能换挡比(以及因此仲裁请求传动比Rat_r_arb)可以是基于对驾驶模式的检测或选择(诸如，性能或运动驾驶模式)、装置控制或变速器使用中超控、热模式或冷模式、包括临时点击(诸如，不移动PRNDL(挡位)装置)的点上点下输入(TUTD)、紧急停车、锯齿比例模式的实施(为了模仿有级变速器)、与锯齿模式结合的手动上手动下输入(MUMD)、为比例漂移提供控制、或者在任何其它期望标准下进行确定。在这种情况下，变速器控制模块40将(从MPC模块63)接管对传动比的确定并且在变速机24a内实施性能换挡比。

接管模块66可以向约束模块66反馈关于TCM40是否将接管对确定传动比的控制的信息。该控制信息也可以被发送至ECM38。

当最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min以及仲裁请求传动比Rat_r_arb处于MPC控制范围68内时，最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min由参考发生器60和/或MPC模块63使用以将最终命令传动比限制为高于Rat_min且低于Rat_max的值。

如上所述，参考发生器60还配置为确定请求发动机输出转矩Te_r。请求发动机输出转矩Te_r可以是基于请求车轴转矩Ta_r、初始请求传动比Rat_r_i、以及最终传动比FD(其对于给定车辆是常数)来确定。例如，

举例来说，“损失”因素可以涵盖机械损失，诸如，摩擦和滑轮夹固损失、泵损失、转动损失。一旦确定了请求值或者参考值，参考发生器60就将其(u_refs和y_refs)输出至MPC模块63。MPC模块63使用模型预测控制并且也可以被称为二次规划求解器，诸如，Danzig QP求解器。

MPC模块63是多变量控制模块，该多变量控制模块可以反复地控制发动机输出转矩和传动比以优化燃油消耗率FR和实现期望车轴转矩。车轴转矩是车辆车轴30处的转矩量。至MPC模块63的输入包括测量实际车轴转矩Ta_m、测量实际燃油消耗率FR_m、测量实际传动比Rat_m、以及测量实际发动机输出转矩Te_m。这些“测量”值可以是直接地测量的或者是计算的、确定的、或者估计的，并且是实际参数的代表。

MPC模块63的输出可以包括选择命令发动机输出转矩Te_c和命令传动比Rat_c。MPC模块63的这些控制输入或者“u”变量(Te_c和Rat_c)可以是对发动机12和变速器14的输入。例如，命令传动比Rat_c被输出至TCM40中的比例控制模块84。

比例控制模块84配置为如果仲裁请求传动比Rat_r_arb处于MPC控制范围68内则将最终命令传动比设定和实施为MPC选择命令传动比Rat_c。然而，如果仲裁请求传动比Rat_r_arb处于接管范围78内，则比例控制模块84配置为基于如在TCM40内确定的仲裁请求传动比Rat_r_arb来设定和实施最终命令传动比。比例控制模块84然后配置为将压力Pp和Ps命令至变速机组件24a，变速机组件24a配置为实施最终命令传动比，其中Pp是被命令至主要滑轮组件24b的压力并且Ps是被命令至次要滑轮组件24c的压力。因此，最终命令传动比用于控制变速器14以在变速器输入轴22与变速器输出轴26之间提供实际滑轮比。

MPC模块63还输出选择命令发动机输出转矩Te_c以控制发动机12以产生实际发动机输出转矩。变速器14和发动机12可以一起被称为由控制系统34控制的“设备”。该设备输出“y”变量——可以被追踪的值，“y”变量可以包括实际测量发动机输出转矩Te_m、实际测量燃油消耗率FR_m、实际测量传动比(或者滑轮比)Rat_m、以及实际测量车轴转矩Ta_m。

MPC模块63通过预测实际车轴转矩和实际燃油消耗率来进行工作。MPC模块63的预测部分也可以被称为状态观测器，该状态观测器使用卡尔曼滤波器。MPC模块63的预测部分配置为生成多个预测实际车轴转矩和燃油消耗率。例如，预测部分基于第一可能命令值集合(例如，其可以是由命令发生器模块生成)来生成包括至少第一预测实际车轴转矩和第一预测实际燃油消耗率的多个预测值，其中，第一可能命令值集合包括第一命令发动机输出转矩Te_c和第一命令传动比Rat_c。预测部分进一步配置为基于第二可能命令值集合来生成至少第二预测实际车轴转矩和第二预测实际燃油消耗率，其中，第二可能命令值集合包括第二命令发动机输出转矩Te_c和第二命令传动比Rat_c。在实践中，可以基于附加可能命令值集合(第三、第四、第五等可能Te_c和Rat_c值集合)来生成更大数量的预测值。

MPC模块63进一步包含成本模块部分，该成本模块部分配置为基于至少第一和第二预定加权值、第一预测实际车轴转矩、第一预测实际燃油消耗率、请求车轴转矩Ta_r、请求发动机输出转矩Te_r、请求传动比Rat_r(其可以是Rat_r_i或者Rat_r_arb)、以及请求燃油消耗率FR_r来确定第一可能命令值集合Te_c、Rat_c的第一成本。相似地，成本模块部分配置为基于至少第一和第二预定加权值、第二预测实际车轴转矩、第二预测实际燃油消耗率、请求车轴转矩Ta_r、请求发动机输出转矩Te_r、请求传动比Rat_r、以及请求燃油消耗率FR_r来确定第二可能命令值集合Te_c、Rat_c的第二成本。同样，可以基于附加预测值和命令值集合来确定更多附加成本，以便针对最低成本进行优化。

MPC模块63还可以包括选择模块部分，该选择模块部分配置为基于最低的确定成本来选择多个可能命令值集合Te_c、Rat_c中的一个，并且将选择发动机输出转矩Te_c和选择传动比Rat_c设定为等于或者基于多个可能集合中所选择的一个的可能命令值Te_c、Rat_c。

在由TCM40且不是由MPC模块63来确定最终命令传动比的情况下，MPC模块63仍可以用于确定成本，以及因此用于发动机输出转矩Te_c的的选择命令值。在这种情况下，实际命令传动比由MPC模块63使用以确定令人期望的发动机输出Te_c以命令接管范围78内的传动比。因此，在接管范围78内，Rat_r_arb作为Rat_r和Rat_c被输入到MPC模块63中以确定Te_c。

成本模块部分可以配置为利用如下成本方程(5)来确定多个成本：

其中，Te_a＝预测实际发动机输出转矩；FR_a＝预测实际燃油消耗率；Rat_a＝预测实际传动比；Ta_a＝预测实际车轴转矩；Te_r＝请求发动机输出转矩；FR_r＝请求燃油消耗率；Rat_r＝请求传动比(可以是Rat_r_i(在MPC控制范围68内)或者Rat_r_arb(在接管范围78内))；Ta_r＝请求车轴转矩；Te_c＝可能命令发动机输出转矩；Rat_c＝可能命令传动比(在MPC控制范围68内)或者最终命令传动比(在接管范围78内，其也等于接管范围78内的Rat_r_arb)；Q_y＝第一预定加权值；Q_u＝第二预定加权值；Q_Δu＝第三预定加权值；i＝索引值；k＝预测步骤；以及T＝转置矢量。在这种情况下，针对“u”变量存在两个值，u₁和u₂，以便使得i＝1,2，并且针对“y”变量可能存在四个值，y₁、y₂、y3、y₄，以便使得i＝1,2,3,4。如上文所解释的，y_ref值和u_ref值可以由参考发生器60来确定，只是在接管范围78内，Rat_r可以是由约束模块64来确定。

多个成本可以甚至更具体地通过如下方程式(6)来确定，该方程式(6)是具有三个预测层位和两个控制层位的MPC方程式：

成本＝{λ_a*(Ta_a_k-Ta_r)²+λ_a*(Ta_a_k+1-Ta_r)²+λ_a*(Ta_a_k+2-Ta_r)²}+{λ_f*(FR_a_k-FR_r)²+λ_f*(FR_a_k+1-FR_r)²+λ_f*(FR_a_k+2-FR_r)²}+{λ_e*(Te_c_k-Te_r)²+λ_e*(Te_c_k+1-Te_r)²}+{λ_r*(Rat_c_k-Rat_r)²+λ_r*(Rat_c_k+1-Rat_r)²}+{λ_Δr*(ΔRat_c_k)²+λ_Δr*(ΔRat_c_k+1)²}+{λ_Δe*(ΔTe_c_k)²+λ_Δe*(ΔTe_c_k+1)²}

(6)

其中，λ_a＝第一预测加权值；Ta_a_k＝在预测步骤k处的预测实际车轴转矩；Ta_r＝请求车轴转矩；Ta_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；Ta_a_k+2＝在预测步骤k+2处的预测实际车轴转矩；λ_f＝第二预定加权值；FR_a_k＝在预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；FR_r＝请求燃油消耗率；FR_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；FR_a_k+2＝在预测步骤k+2处的预测实际燃油消耗率；λ_e＝第三预定加权值；Te_c_k＝在预测步骤k处的命令发动机输出转矩；Te_r＝请求发动机输出转矩；Te_c_k+1＝在预测步骤k+1处的命令发动机输出转矩；λ_r＝第四预定加权值；Rat_c_k＝在预测步骤k处的命令传动比(在MPC控制范围68内)或者最终命令传动比(在接管范围78内，其也等于接管范围78内的Rat_r_arb)；Rat_r＝请求传动比(可以是Rat_r_i(在MPC控制范围68内)或者Rat_r_arb(在接管范围78内))；Rat_c_k+1＝可以是在预测步骤k+1处的命令传动比(在MPC控制范围68内)或者最终命令传动比(在接管范围78内)；λ_Δr＝第五预定加权值；ΔRat_c_k＝在预测步骤k处的命令传动比变化(在MPC控制范围68内)或者最终传动比变化(在接管范围78内)；ΔRat_c_k+1＝在预测步骤k+1处的命令传动比变化(在MPC控制范围68内)或者最终传动比变化(在接管范围78内)；λ_Δe＝第六预定加权值；ΔTe_c_k＝在预测步骤k处的命令发动机输出转矩变化；以及ΔTe_c_k+1＝在预测步骤k+1处的命令发动机输出转矩变化。预测步骤k是在当前步骤处的预测，预测步骤k+1是向前一个步骤的预测，并且预测步骤k+2是向前两个步骤的预测。如上文所解释的，y_ref值和u_ref值可以由参考发生器60来确定，只是在接管范围78内，Rat_r可以是由约束模块64来确定。

成本方程(例如，方程式(5)或者(6))可以反复地进行应用以达到多个可能命令值集合Te_c、Rat_c的最低成本。然后，MPC模块63可以选择多个命令值中具有最低成本的可能命令值集合Te_c、Rat_c，其中，具有最低成本的可能命令值集合Te_c、Rat_c可以被定义为选择集合，包括选择传动比Rat_c和选择发动机输出转矩Te_c。对于MPC控制范围68内的仲裁请求传动比Rat_r_arb，所选择的Rat_c被选择作为由比例控制模块84使用的最终命令传动比；然而，对于接管范围78内的仲裁请求传动比Rat_r_arb，仲裁请求传动比Rat_r_arb或者另一TCM生成的传动比被选择作为由比例控制模块84使用的最终命令传动比。

MPC模块63的预测部分可以提供用于用在成本方程(例如，方程式(5)或者(6))中的多个预测实际值。预测部分可以使用诸如如下方程式等方程式来确定预测实际值：

y_k＝C*x_k+w (7)

y_k+1＝C*x_k+1+w (8)

x_k+1＝A*x_k+B*u_k+v+K_KF*(y_k-y_mk) (9)

其中，A＝状态(或传输)矩阵；B＝输入矩阵；C＝输出(或测量)矩阵；Te_a_k＝在预测步骤k处的预测实际发动机输出转矩；FR_a_k＝在预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；Rat_a_k＝在预测步骤k处的预测实际传动比；Ta_a_k＝在预测步骤k处的预测实际车轴转矩；x_k＝在预测步骤k处的状态变量；Te_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际发动机输出转矩；FR_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；Rat_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际传动比；Ta_a_k+1＝在预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；x_k+1＝在预测步骤k+1处的状态变量；Te_c_k＝在预测步骤k处的可能命令发动机输出转矩；Rat_c_k可以是在预测步骤k处的可能命令传动比(在MPC控制范围68内)或者最终命令传动比(对于TCM接管范围78)；K_KF＝卡尔曼滤波器增益；Te_a_m_k＝在预测步骤k处的测量发动机输出转矩；FR_a_m_k＝在预测步骤k处的测量燃油消耗率；Rat_a_m_k＝在预测步骤k处的测量传动比；Ta_a_m_k＝在预测步骤k处的测量车轴转矩；v＝过程噪声；以及w＝测量噪声。预测步骤k是当前时间(例如，现在)的预测步骤，并且预测步骤k+1是向前一个步骤的预测。

测量发动机输出转矩Te_a_m可以是基于来自发动机速度传感器S4和/或其它传感器的信号来确定或者估计的。测量传动比或者滑轮比Rat_a_m可以是根据变速器输入轴速度传感器S6所感测的变速器输入轴22的速度和变速器输出轴速度传感器S8所感测的变速器输出轴26的速度来确定，并且可以是由TCM40提供。

当基于用于Te_c_k和Rat_c_k的第一可能命令值集合来生成时，Ta_a_k+1和FR_a_k+1可以分别被定义为或者等于第一预测实际车轴转矩和第一预测实际燃油消耗率，并且当基于用于Te_c_k和Rat_c_k的第二可能命令值集合来生成时，Ta_a_k+1和FR_a_k+1可以分别被定义为或者等于第二预测实际车轴转矩和第二预测实际燃油消耗率，以及等等。

成本方程(例如，方程式(5)或者(6))可以经受如下约束：

Te_min≤Te_c_k≤Te_max；

Te_min≤Te_c_k+1≤Te_max；

Rat_min≤Rat_c_k≤Rat_max；

Rat_min≤Rat_c_k+1≤Rat_max；

ΔRat_min≤ΔRat_c_k≤ΔRat_max；

ΔRat_min≤ΔRat_c_k+1≤ΔRat_max；

ΔTe_min≤ΔTe_c_k≤ΔTe_max；以及

ΔTe_min≤ΔTe_c_k+1≤ΔTe_max,

其中，Te_min＝最小可能发动机输出转矩，Te_max＝最大可能发动机输出转矩，Rat_min＝最小可能传动比，Rat_max＝最大可能传动比，ΔRat_min＝最小可能传动比变化率，ΔRat_max＝最大可能传动比变化率，ΔTe_min＝最小可能发动机输出转矩变化率，以及ΔTe_max＝最大可能发动机输出转矩变化率。如上文所提到的，Rat_min和Rat_max可以由约束模块64确定。

上文提到的常数、矩阵和增益(包括A、B、C、K_KF、Q_y、Q_u、Q_Δu、λ_a、λ_f、λ_e、λ_r、λ_Δe、λ_Δr)是通过测试、物理模型、或者其它方式确定的系统参数。在一些变型中，系统识别程序离线运行(例如，在校准期间)以识别常数、矩阵和增益，并且还限定u₀和y₀。一旦已知u₀和y₀，然后就可以由预测模块方程(例如，方程式(7)-(9)或者其子集)来计算x₀。其后，各个MPC方程(例如，方程式(5)-(9)或者其子集)可以运行以离线获得初始值。然后，在车辆9运行通过稳态和瞬态时，MPC模块63可以在线运行以不断地优化受控参数Te_c和Rat_c。这些常数允许基于各个命令值Te_c、Rat_c和追踪值(例如，FR_a、Ta_a、Rat_a、Te_a)之间的关系及其相对重要性来确定成本。对这些关系进行加权以控制每个关系对成本的影响。

在一些形式中，MPC模块63可以通过确定可能的序列、集合、或者包含可以用于N个未来控制环路的命令值Te_c、Rat_c的表面来生成可能命令值集合Te_c、Rat_c。对可能命令值集合Te_c、Rat_c的预测响应可以是利用方程式(7)-(9)或者其子集来确定。例如，可以针对N个控制环路来确定预测实际车轴转矩集合Ta_a和预测实际燃油消耗率集合FR_a。更具体地，可以确定用于每个命令值Te_c、Rat_c的N值集合，并且可以基于N命令值Te_c、Rat_c来确定用于每个预测实际值Ta_a、FR_a的M值集合。然后可以基于预测实际参数Ta_a、FR_a(其可以包括Ta_a_k、Ta_a_k+1、Ta_a_k+2、FR_a_k、FR_a_k+1、以及FR_a_k+2，这取决于所使用的特定成本方程(5)、(6))来确定用于各个可能命令值集合Te_c、Rat_c的成本。然后可以分别基于可能集合的成本来选择可能命令值集合Te_c、Rat_c中的一个。例如，在满足系统约束(例如，Te_min<Te_c_k<Te_max；Te_min<Te_c_k+1<Te_max；Rat_min<Rat_c_k<Rat_max；Rat_min<Rat_c_k+1<Rat_max；ΔTe_min<ΔTe_c_k<ΔTe_max；ΔTe_min<ΔTe_c_k+1<ΔTe_max；ΔRat_min<ΔRat_c_k<ΔRat_max；ΔRat_min<ΔRat_c_k+1<ΔRat_max)的同时具有最低成本的可能命令值集合Te_c、Rat_c通常是由MPC模块63选择。

在一些形式中，在成本确定时可以考虑对约束的满足。例如，MPC模块63可以进一步基于约束来确定成本值并且可以选择在使已经被确定为符合约束的燃油消耗率FR_a最小化的同时最好地实现车轴转矩请求Ta_r的可能命令值集合Te_c、Rat_c。

在稳态操作期间，命令值Te_c、Rat_c可以分别维持在参考或请求值Te_r、Rat_r处或附近。然而，在瞬态操作期间，MPC模块63可以将命令值Te_c、Rat_c调节远离参考值Te_r、Rat_r以便最好地实现转矩请求Ta_r，同时使燃油消耗率FR_a最小化并且满足约束。

在操作中，MPC模块63可以确定用于可能控制和预测值集合(u、y)的成本值。MPC模块63然后可以选择具有最低成本的其中一个可能集合。MPC模块63接着可以确定所选择的可能集合是否满足约束。如果是，则该可能集合可以被定义为选择集合。如果不是，则MPC模块63确定满足约束的具有最低成本的集合并且将该集合定义为选择集合。在MPC控制范围68内，选择集合的传动比变为最终命令传动比。

在所图示的示例中，MPC选择命令发动机输出转矩Te_c被输出以控制发动机转矩。控制系统34可以包含致动模块，该致动模块配置为控制车辆参数，诸如，车辆9的加速度，该车辆参数由MPC模块63优化和控制以便优化燃油消耗率。用于改变发动机或变速器参数的任何车辆系统都可以被称为致动模块。例如，在一些形式中，致动模块可以改变发动机火花正时或节气门，以便控制车辆加速度和/或车轴转矩。

在TCM40内，如果接管模块66确定TCM40将接管对确定传动比的控制以命令至比例控制模块，则接管模块66可以将信号传递至比例控制模块84，指示TCM40正在控制比例确定，诸如，沿着路径86。进一步地，仲裁请求传动比Rat_r_arb被馈送至比例控制模块84以实施作为接管范围78内的最终命令传动比的仲裁请求传动比Rat_r_arb。

泵能力模块88可以发送关于变速器泵可以执行传动比变化的速度的信息。泵能力信息(在图3中标记为Cap)可以被输出至比例率仲裁模块90。比例率仲裁模块90可以收集关于驾驶性能限制D的信息，关于驾驶性能限制D的信息可以从比例控制模块84被馈送至比例率仲裁模块90。驾驶性能限制D可以是关于传动比变化率的预定校准限制集合。

比例率仲裁模块90可以配置为确定最大传动比变化率ΔRat_max，其可以是变速器速度比的最大变化率。控制系统34可以配置为基于最大传动比变化率ΔRat_max来限制最终命令传动比的变化。针对升挡，最大变速器速度比变化率ΔRat_max可以是基于预定驾驶性能限制D和泵流量能力模型Cap中的较小者来确定。在相反方向上，针对降挡，最大变速器速度比变化率ΔRat_max可以是基于预定驾驶性能限制D和泵流量能力模型Cap中的较大者来确定。在替代例中，最大传动比变化率可以被描述为最大转矩比变化率。在这种情况下，针对升挡，最大变速器转矩比变化率可以是基于预定驾驶性能限制D和泵流量能力模型Cap中的较大者来确定，并且在相反方向上，针对降挡，最大变速器转矩比变化率可以是基于预定驾驶性能限制D和泵流量能力模型Cap中的较小者来确定。

最大传动比变化率ΔRat_max然后可以被发送至变化率限制应用模块92并且也可以被传输至MPC模块63，当通过MPC模块63来确定命令传动比Rat_c时，可以在此应用最大传动比变化率ΔRat_max。

当从接管范围78内的仲裁请求传动比Rat_r_arb过渡至MPC控制范围68内由MPC模块63选择的命令传动比Rat_c时，最大传动比变化率ΔRat_max可能尤其相关。最终命令传动比的变化是受到最大传动比变化率ΔRat_max的限制的变化率。因此，如果系统34从将仲裁请求传动比Rat_r_arb命令至比例控制模块84过渡至命令由MPC模块63选择的命令传动比Rat_c，则最大传动比变化率ΔRat_max约束将确保最终命令传动比的平稳过渡。

换言之，比例控制模块84配置为如果仲裁请求传动比从处于接管范围78变为处于MPC控制范围68则使最终命令传动比从仲裁请求传动比过渡至MPC选择命令传动比，并且控制系统34配置为在比例控制模块84使最终命令传动比从仲裁请求传动比过渡至MPC选择命令传动比时基于最大传动比变化率ΔRat_max来限制最终命令传动比的变化。

现在参照图5，呈现了且大体上在100处指出了描绘用于控制机动车辆9的推进系统10的示例方法的流程图。方法100可以由控制系统34来实施，并且可以包括上文针对控制系统34描述的任何细节。例如，方法100包括用于确定初始请求传动比Rat_r_i的步骤102，初始请求传动比Rat_r_i可以是由参考发生器60使用基础比例图来确定，如上文所解释的。

方法100还包括用于基于多个超控输入来确定最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min的步骤104。用于确定最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min的超控输入65可以选自如下，但不限于：源自驾驶员的点上点下输入(TUTD)或者手动上手动下输入(MUMD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择(诸如，运动驾驶模式或者冬季驾驶模式)、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施(其中，当进行比例改变时，CVT模仿有级变速器)、变速器使用中超控(例如，用于当期望在变速器上运行校准、测试或服务时)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施(通常用于运动驾驶模式)、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、发动机超速保护、以及输出速度范围。

方法100进一步包括用于基于将最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min应用至初始请求传动比Rat_r_i来确定仲裁请求传动比Rat_r_arb的步骤106。方法100包括用于确定仲裁请求传动比Rat_r_arb是否处于接管范围78内的步骤108。如果仲裁请求传动比Rat_r_arb在接管范围78内，则方法100沿着路径110继续进行至步骤112，步骤112用于将最终命令传动比确定为是基于(或等于)仲裁请求传动比Rat_r_arb。因此，在步骤112中，已经从MPC模块63获取了控制并且已经按另一方式确定了传动比，例如，以便实施性能驾驶传动比。

然而，如果在步骤108中确定仲裁请求传动比Rat_r_arb超出接管范围78，则方法100沿着路径114从步骤108继续进行至步骤116。在步骤116中，方法100包括：通过生成多个可能命令值集合来确定最终命令传动比，每个可能命令值集合包括可能命令传动比，基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及包括初始请求传动比的多个请求值来确定多个可能命令值集合中的每个可能命令值集合的成本，确定多个可能命令值集合中的哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有最低成本的可能命令值集合以限定包括最终命令传动比的选择命令值集合。

步骤116的子步骤可以由MPC模块63执行，诸如，上文所描述的。例如，用于生成预测值的多个请求值可以包括：请求车轴转矩Ta_r、请求发动机输出转矩Te_r、请求传动比Rat_r(其可以是初始请求传动比Rat_r_i或者仲裁请求传动比Rat_r_arb)、以及请求燃油消耗率FR_r。此外，方法100可以包括：例如，使用上文的一个或多个方程式(5)-(9)来确定预测值和成本值。

是否在步骤112或步骤116中确定了最终命令传动比，方法100然后继续进行至步骤118，步骤118用于将预定压力命令至变速器滑轮组件以实施最终命令传动比，其中，预定压力是基于最终命令传动比来确定。

方法100可以包括其它特征，诸如，进一步基于最终命令传动比来确定成本。因此，即使在步骤112中基于仲裁请求传动比Rat_r_arb确定了最终命令传动比，也可以在步骤116中通过将最终命令传动比用作输入以确定MPC选择命令发动机输出转矩来确定成本。

此外，方法100可以包括：在接管范围78内，将仲裁请求传动比设定为等于最大传动比Rat_max和最小传动比Rat_min。方法100还可以包括：在MPC控制范围68的无限制部分70内(MPC控制范围68超出接管范围78)，将最大传动比Rat_max确定为等于变速机最大比并且将最小传动比Rat_min确定为等于变速机最小比。进一步地，方法100可以包括：在接管范围78的非性能换挡部分80内，确定最大传动比Ratmax、最小传动比Ratmin、以及仲裁请求传动比Rat_r_arb等于初始请求传动比Rat_r_i加上第一偏移。此外，方法100可以包括：在接管范围78的性能换挡部分82内，确定最大传动比Rat_max、最小传动比Rat_min、以及仲裁请求传动比Rat_r_arb等于性能换挡比。并且在MPC控制范围68的局部限制部分72内，方法100可以包括：确定最小传动比Rat_min等于变速机最小比加上第二偏移并且最大传动比Rat_max等于变速机最大比加上第三偏移。

方法100还可以包括：确定最大传动比变化率ΔRat_max，最大传动比变化率ΔRat_max可以是最大变速器速度比变化率，并且方法100可以包括：基于最大传动比变化率ΔRat_max来限制最终命令传动比的变化。针对升挡，可以基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定最大传动比变化率ΔRat_max。针对降挡，可以基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较大者来确定最大传动比变化率ΔRat_max。

术语“控制器”、“控制模块”、“模块”、“控制装置”、“控制单元”、“处理器”以及相似术语指的是如下任何一个或各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元，例如，微处理器和呈存储器和储存装置(只读、可编程只读、随机存取、硬驱动等)的形式的相关联非暂时性存储部件。非暂时性存储部件可以能够储存呈如下形式的机器可读指令：一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路、以及能够由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其它部件。

输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及用于监测来自传感器的输入的有关装置，其中，这些输入是以预设采样频率或者响应于触发事件而被监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法以及相似术语可以包括任何控制器可执行指令集合，包括校准和查阅表。每个控制器执行控制例程以提供期望功能，包括监测来自感测装置和其它网络化控制器的输入以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。例程可以是定期被执行，例如，在持续操作期间每100微秒被执行。可替代地，例程可以是响应于触发事件的发生而被执行。

控制器之间的通信、以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以是使用直接有线链路、网络化通信总线链路、无线链路或者任何另一合适的通信链路来完成。通信包括交换呈任何合适形式的数据信号，例如，包括经由导电介质交换的电信号、经由空气交换的电磁信号、经由光波导交换的光学信号等。

数据信号可以包括：表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号、以及控制器之间的通信信号。术语“模型”指的是基于处理器的或者处理器可执行的代码以及模仿装置或物理过程的物理存在的相关联校准。如本文所使用的，术语“动态”和“动态地”描述了实时执行的步骤或过程，并且其特征在于：监测或者如若不然确定参数的状态以及在例程执行期间或者在例程执行的迭代期间有规律地或周期性地更新参数的状态。

控制系统34可以配置为执行方法100的各个步骤。因此，针对图1至图5的整个描述可以由控制系统34应用以实现在图5中示出的方法100。此外，控制系统34可以是或者包括控制器，该控制器包括配置为执行方法100的步骤的多个控制逻辑。

控制系统34的控制器可以包括计算机可读介质(也被称为处理器可读介质)，包括参与提供可以由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质。这种介质可以呈许多形式，包括但不限于：非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括：例如，光盘或磁盘以及其它永久存储器。易失性介质可以包括：例如，动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。这些指令可以由一种或多种传输介质传输，这些传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括那些包括联接至计算机的处理器的系统总线的线。计算机可读介质的一些形式包括：例如，软盘、可折叠磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM(只读光盘驱动器)、DVD(数字化视频光盘)、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、闪存-EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、任何其它存储芯片或者卡匣、或者计算机可以读取的任何其它介质。

本文所描述的查阅表、数据库、数据仓或者其它数据储存区可以包括用于储存、访问、以及检索各种数据的各种机制，包括层次数据库、文件系统中的一组文件、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这种数据储存区可以被包括在采用计算机操作系统(诸如上文所提到的那些中的一个)的计算装置内，并且可以按照多种方式中的任何一种或多种经由网络被访问。文件系统可以可从计算机操作系统进行访问，并且可以包括被储存为各种格式的文件。除了用于创建、储存、编辑、以及执行所储存的规程的语言(诸如，上文提到的PL/SQL语言)之外，RDBMS可以采用结构化查询语言(SQL)。

详细描述和附图用于支持和描述本公开的许多方面。尽管已经详细地描述了某些方面，但也存在各个替代方面以用于实践如在所附权利要求书中限定的本公开。

Claims

1.一种用于控制具有变速器和发动机的机动车辆的推进系统的控制系统，所述控制系统包括：

第一控制模块，所述第一控制模块具有：

参考发生器，所述参考发生器配置为生成包括初始请求传动比的多个请求值；

MPC模块，所述MPC模块配置为：生成包括可能命令传动比的多个可能命令值集合，至少基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及所述多个请求值中的至少一个请求值来确定所述多个可能命令值集合中的每个可能命令值集合的成本，确定所述多个可能命令值集合中的哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有所述最低成本的所述可能命令值集合以限定包括MPC选择命令传动比的选择命令值集合；以及

第二控制模块，所述第二控制模块具有：

约束模块，所述约束模块配置为基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比，所述第二控制模块配置为基于将所述最大传动比和所述最小传动比应用至所述初始请求传动比来确定仲裁请求传动比；

接管模块，所述接管模块配置为确定所述仲裁请求传动比是否处于接管范围内；以及

比例控制模块，所述比例控制模块配置为：

如果所述仲裁请求传动比在所述接管范围内，则基于所述仲裁请求传动比来设定最终命令传动比；

如果所述仲裁请求传动比在MPC控制范围内，则将所述最终命令传动比设定为所述MPC选择命令传动比，所述MPC控制范围和所述接管范围相互排斥；以及

将至少一个压力命令至变速器滑轮组件，所述变速器滑轮组件配置为实施所述最终命令传动比。

2.根据权利要求1所述的控制系统，每个可能命令值集合包括可能命令发动机输出转矩，每个选择命令值集合包括选择命令发动机输出转矩，所述MPC模块配置为进一步基于所述最终命令传动比来确定所述成本，所述控制系统进一步包括比例率仲裁模块，所述比例率仲裁模块配置为确定最大传动比变化率，所述比例控制模块配置为如果所述仲裁请求传动比从处于所述接管范围变为处于所述MPC控制范围则使所述最终命令传动比从所述仲裁请求传动比过渡至所述MPC选择命令传动比，所述控制系统配置为在所述比例控制模块使最终命令传动比从所述仲裁请求传动比过渡至所述MPC选择命令传动比时基于所述最大传动比变化率来限制所述最终命令传动比的变化。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中：

在所述接管范围内，所述约束模块配置为将所述仲裁请求传动比设定为等于所述最大传动比和所述最小传动比，其中，所述约束模块配置为在所述MPC控制范围的无限制部分内将所述最大传动比确定为等于变速机最大比并且将所述最小传动比确定为等于变速机最小比，其中，所述约束模块配置为确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于所述初始请求传动比加上所述接管范围的非性能换挡部分内的偏移，其中，所述约束模块配置为确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于所述接管范围的性能换挡部分内的性能换挡比，所述偏移是第一偏移，所述约束模块进一步配置为在所述MPC控制范围的局部限制部分内确定所述最小传动比等于所述变速机最小比加上第二偏移并且所述最大传动比等于所述变速机最大比加上第三偏移。

4.根据权利要求3所述的控制系统，所述最大传动比变化率针对升挡是基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定，并且所述最大传动比变化率针对降挡是基于所述预定驾驶性能限制和所述泵流量能力模型中的较大者来确定，其中，所述多个超控输入选自如下：点上点下输入(TUTD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施、变速器使用中超控、手动上手动下输入(MUMD)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、以及发动机超速保护。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述MPC模块配置为利用如下成本方程来确定所述多个成本：

其中，

Te_a＝预测实际发动机输出转矩；

FR_a＝预测实际燃油消耗率；

Rat_a＝预测实际传动比；

Ta_a＝预测实际车轴转矩；

Te_r＝请求发动机输出转矩；

FR_r＝请求燃油消耗率；

Rat_r＝如下其中一个：所述初始请求传动比和所述最终命令传动比；

Ta_r＝请求车轴转矩；

Te_c＝可能命令发动机输出转矩；

Rat_c＝如下其中一个：可能命令传动比和所述最终命令传动比；

Q_y＝所述第一预定加权值；

Q_u＝所述第二预定加权值；

Q_Δu＝第三预定加权值；

i＝索引值；

k＝预测步骤；以及

T＝转置矢量；以及

其中，所述MPC模块配置为利用如下方程式集合来确定所述预测实际发动机输出转矩(Te_a)、所述预测实际燃油消耗率(FR_a)、所述预测实际传动比(Rat_a)、以及所述预测实际车轴转矩(Ta_a)：

其中，

x_k+1＝在预测步骤k+1处的状态变量；

x_k＝在预测步骤k处的所述状态变量；

A＝状态矩阵；

B＝输入矩阵；

Te_c_k＝在所述预测步骤k处的可能命令发动机输出转矩；

Rat_c_k＝如下其中一个：在所述预测步骤k处的可能命令传动比和所述最终命令传动比；

K_KF＝卡尔曼滤波器增益；

Te_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际发动机输出转矩；

FR_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；

Rat_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际传动比；

Ta_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际车轴转矩；

Te_m_k＝在所述预测步骤k处的测量发动机输出转矩；

FR_m_k＝在所述预测步骤k处的测量燃油消耗率；

Rat_m_k＝在所述预测步骤k处的测量传动比；

Ta_m_k＝在所述预测步骤k处的测量车轴转矩；

Ta_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；

FR_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；

C＝输出矩阵；

v＝过程噪声；以及

w＝测量噪声。

6.一种用于控制机动车辆的推进系统的方法，所述方法包括：

确定初始请求传动比；

基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比；

基于将所述最大传动比和所述最小传动比应用至所述初始请求传动比来确定仲裁请求传动比；

确定所述仲裁请求传动比是否处于接管范围内；

如果所述仲裁请求传动比在所述接管范围内，则基于所述仲裁请求传动比来确定最终命令传动比；

如果所述仲裁请求传动比超出所述接管范围，则通过生成多个可能命令值集合来确定所述最终命令传动比，每个可能命令值集合包括可能命令传动比，基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值、以及包括所述初始请求传动比的多个请求值来确定所述多个可能命令值集合中的每个可能命令值集合的成本，确定所述多个可能命令值集合中的哪个可能命令值集合具有最低成本，以及选择具有所述最低成本的所述可能命令值集合以限定包括所述最终命令传动比的选择命令值集合；以及

将至少一个预定压力命令至变速器滑轮组件以基于所述最终命令传动比来实施所述最终命令传动比。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括：

提供包括可能命令发动机输出转矩的每个可能命令值集合；

提供包括选择命令发动机输出转矩的每个选择命令值集合；

进一步基于所述最终命令传动比来确定所述成本；

在所述接管范围内，将所述仲裁请求传动比设定为等于所述最大传动比和所述最小传动比；

在MPC控制范围的无限制部分内，所述MPC控制范围超出所述接管范围，将所述最大传动比确定为等于变速机最大比并且将所述最小传动比确定为等于变速机最小比；

在所述接管范围的非性能换挡部分内，确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于所述初始请求传动比加上第一偏移；

在所述接管范围的性能换挡部分内，确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于性能换挡比；

在所述MPC控制范围的局部限制部分内，确定所述最小传动比等于所述变速机最小比加上第二偏移并且所述最大传动比等于所述变速机最大比加上第三偏移；

确定最大传动比变化率；以及

在所述最终命令传动比从所述仲裁请求传动比过渡至所述MPC选择命令传动比时基于所述最大传动比变化率来限制所述最终命令传动比的变化。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括：

针对升挡，基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定所述最大传动比变化率；以及

针对降挡，基于所述预定驾驶性能限制和所述泵流量能力模型中的较大者来确定所述最大传动比变化率，

其中，所述多个超控输入选自如下：点上点下输入(TUTD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施、变速器使用中超控、手动上手动下输入(MUMD)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、以及发动机超速保护，所述方法进一步包括：

利用如下成本方程来确定所述多个成本：

其中，

Te_a＝预测实际发动机输出转矩；

FR_a＝预测实际燃油消耗率；

Rat_a＝预测实际传动比；

Ta_a＝预测实际车轴转矩；

Te_r＝请求发动机输出转矩；

FR_r＝请求燃油消耗率；

Rat_r＝如下其中一个：所述MPC控制范围内的所述初始请求传动比和所述接管范围内的所述最终命令传动比；

Ta_r＝请求车轴转矩；

Te_c＝可能命令发动机输出转矩；

Rat_c＝如下其中一个：所述MPC控制范围内的可能命令传动比和所述接管范围内的所述最终命令传动比；

Q_y＝所述第一预定加权值；

Q_u＝所述第二预定加权值；

Q_Δu＝第三预定加权值；

i＝索引值；

k＝预测步骤；以及

T＝转置矢量；以及

利用如下方程式集合来确定所述预测实际发动机输出转矩(Te_a)、所述预测实际燃油消耗率(FR_a)、所述预测实际传动比(Rat_a)、以及所述预测实际车轴转矩(Ta_a)：

其中，

x_k+1＝在预测步骤k+1处的状态变量；

x_k＝在预测步骤k处的所述状态变量；

A＝状态矩阵；

B＝输入矩阵；

Te_c_k＝在所述预测步骤k处的可能命令发动机输出转矩；

Rat_c_k＝如下其中一个：所述MPC控制范围内的在所述预测步骤k处的可能命令传动比和所述接管范围内的所述最终命令传动比；

K_KF＝卡尔曼滤波器增益；

Te_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际发动机输出转矩；

FR_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；

Rat_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际传动比；

Ta_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际车轴转矩；

Te_m_k＝在所述预测步骤k处的测量发动机输出转矩；

FR_m_k＝在所述预测步骤k处的测量燃油消耗率；

Rat_m_k＝在所述预测步骤k处的测量传动比；

Ta_m_k＝在所述预测步骤k处的测量车轴转矩；

Ta_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；

FR_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；

C＝输出矩阵；

v＝过程噪声；以及

w＝测量噪声。

9.一种用于机动车辆的推进系统，所述推进系统包括：

发动机，所述发动机可操作用于给所述机动车辆提供动力，所述发动机具有配置为传递发动机输出转矩的发动机输出轴；

无级变速器，所述无级变速器具有变速机组件，所述变速机组件包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮通过可旋转构件可旋转地联接，所述第一滑轮和所述第二滑轮中的至少一个包括可移动槽轮，所述可移动槽轮可沿着轴线平移以便选择性地改变所述发动机输出轴与变速器输出轴之间的传动比；以及

发动机控制模块，所述发动机控制模块包括：

参考发生器，所述参考发生器配置为生成包括初始请求传动比的多个请求值；以及

变速器控制模块，所述变速器控制模块包括：

约束模块，所述约束模块配置为基于多个超控输入来确定最大传动比和最小传动比，所述变速器控制模块配置为基于将所述最大传动比和所述最小传动比应用至所述初始请求传动比来确定仲裁请求传动比；

比例控制模块，所述比例控制模块配置为：

将多个压力命令至变速器滑轮组件，所述变速器滑轮组件配置为实施所述最终命令传动比。

10.根据权利要求9所述的推进系统，每个可能命令值集合包括可能命令发动机输出转矩，每个选择命令值集合包括选择命令发动机输出转矩，所述MPC模块配置为进一步基于所述最终命令传动比来确定所述成本，

其中，在所述接管范围内，所述约束模块配置为将所述仲裁请求传动比设定为等于所述最大传动比和所述最小传动比，

其中，在所述MPC控制范围的无限制部分内，所述约束模块配置为将所述最大传动比确定为等于变速机最大比并且将所述最小传动比确定为等于变速机最小比，

其中，在所述接管范围的非性能换挡部分内，所述约束模块配置为确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于所述初始请求传动比加上第一偏移，

其中，在所述接管范围的性能换挡部分内，所述约束模块配置为确定所述最大传动比、所述最小传动比、以及所述仲裁请求传动比等于性能换挡比，

其中，在所述MPC控制范围的局部限制部分内，所述约束模块配置为确定所述最小传动比等于所述变速机最小比加上第二偏移并且所述最大传动比等于所述变速机最大比加上第三偏移，

其中，所述变速器控制模块进一步包括比例率仲裁模块，所述比例率仲裁模块配置为确定最大传动比变化率，所述推进系统配置为在所述最终命令传动比从所述仲裁请求传动比过渡至所述MPC选择命令传动比时基于所述最大传动比变化率来限制所述最终命令传动比的变化，所述最大传动比变化率针对升挡是基于预定驾驶性能限制和泵流量能力模型中的较小者来确定，并且所述最大传动比变化率针对降挡是基于所述预定驾驶性能限制和所述泵流量能力模型中的较大者来确定，

其中，所述多个超控输入选自如下：点上点下输入(TUTD)、发动机温度调节、变速器温度调节、驾驶模式的选择、倒挡方向的实施、锯齿比例模式的实施、变速器使用中超控、手动上手动下输入(MUMD)、默认值、高度偏移、加热器性能调节、踏板不稳定性的检测、驾驶员脚抬起时比例保持的实施、降挡比限制、动力系统制动、牵引力控制、空挡比模式的选择、惯性滑行的检测、驾驶员意图的变化的检测、忙步驾驶条件的检测、制动补偿条件、至少一个预定条件下的制动检测、发动机保护模式的确定、预定临界操纵的检测、比例漂移控制、降挡以退出选择驾驶模式、实时约束比例确定方案的实施、以及发动机超速保护，

其中，所述MPC模块配置为利用如下成本方程来确定所述多个成本：

其中，

Te_a＝预测实际发动机输出转矩；

FR_a＝预测实际燃油消耗率；

Rat_a＝预测实际传动比；

Ta_a＝预测实际车轴转矩；

Te_r＝请求发动机输出转矩；

FR_r＝请求燃油消耗率；

Ta_r＝请求车轴转矩；

Te_c＝可能命令发动机输出转矩；

Q_y＝所述第一预定加权值；

Q_u＝所述第二预定加权值；

Q_Δu＝第三预定加权值；

i＝索引值；

k＝预测步骤；以及

T＝转置矢量，以及

其中，

x_k+1＝在预测步骤k+1处的状态变量；

x_k＝在预测步骤k处的所述状态变量；

A＝状态矩阵；

B＝输入矩阵；

Te_c_k＝在所述预测步骤k处的可能命令发动机输出转矩；

K_KF＝卡尔曼滤波器增益；

Te_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际发动机输出转矩；

FR_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际燃油消耗率；

Rat_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际传动比；

Ta_a_k＝在所述预测步骤k处的预测实际车轴转矩；

Te_m_k＝在所述预测步骤k处的测量发动机输出转矩；

FR_m_k＝在所述预测步骤k处的测量燃油消耗率；

Rat_m_k＝在所述预测步骤k处的测量传动比；

Ta_m_k＝在所述预测步骤k处的测量车轴转矩；

Ta_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际车轴转矩；

FR_a_k+1＝在所述预测步骤k+1处的预测实际燃油消耗率；

C＝输出矩阵；

v＝过程噪声；以及

w＝测量噪声。