CN110723133B - 一种带有amt变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，包括如下步骤：步骤1、在驱动电机退档过程中使用模型预测控制方法求解发动机最优扭矩并协调发电机扭矩；步骤2、在驱动电机退档完成后使用分段PID的控制方法控制驱动电机转速同步；步骤3、在驱动电机挂入新档后使用模型预测控制方法分配驱动电机、发电机、发动机的输出扭矩，保证系统冲击度在合理范围内。本发明的控制方法简单有效，可以显著降低整车在换挡过程中产生的冲击，减小换挡时间。

Description

一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控 制方法

技术领域

本发明涉及汽车动力系统领域，更具体的是，本发明涉及一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法。

背景技术

为解决能源与环境危机，混合动力汽车已成为世界汽车工业研究的热点。目前，在乘用车领域，以行星齿轮作为功率分流装置的混动系统已经在乘用车领域取得巨大成功，其代表车型丰田普锐斯全球销量已经超过400万，证明了输入分配式行星混动系统具有优异的性能。但是，将输入分配式行星混动应用于商用车，特别是大客车以及中重型卡车，则必须搭配相应的变速机构如AMT变速线，对驱动电机进行变速才能使系统输出足够大的扭矩以满足中重型车辆在加速、爬坡等工况下的大扭矩需求以及高速行驶时的转速需求。由于行星混动系统中发动机、发电机、驱动电机三动力源高度耦合，在对AMT变速箱换挡过程中必须对三动力源的输出做协调控制，才能保证在换挡过程中整车冲击度在合理范围，同时减少换挡时间保证车辆动力性。基于此，有必要设计一种带有AMT变速箱的行星混动汽车换挡协调控制方法方法。

中国专利文献CN107781411A，公开了一种AMT变速器、混合动力总成结构及应用该总成结构的混合动力汽车控制方法，该种AMT变速器包括箱体、输入轴、输出轴、换挡机构和驱动/发电一体式电机，输入轴、输出轴枢接在箱体内；换挡机构包括一二挡换挡电机、一二挡同步器、第一滚珠丝杠、三四挡换挡电机、三四挡同步器、第二滚珠丝杠、五挡/倒挡换挡电机和第三滚珠丝杠。本发明的AMT变速器采用全电式控制，选换挡通过电机控制执行机构来完成6个挡位的挂挡和退挡的操作，从而省去了选挡机构，也减少了整个换挡的时间；同时，针对混合动力结构，此变速器在输出轴上一个驱动/发电一体式电机，可以弥补换挡时的动力中断问题，进一步提升整车燃油经济性。

中国专利文献CN107554276A，公开了一种基于AMT的插电式混合动力用变速器及变速方法，属于汽车变速器技术领域。本发明包括发动机、发动机常开离合器、电机/发电机、输入轴一、输入轴二、中间轴一、中间轴二、输出轴一、输出轴二、倒档轴、多个同步器和多个档位齿轮。输入轴一做成空心轴与发动机离合器相连，输入轴二做成实心轴与电机输出端相连。输入轴一通过惰轮将动力传给中间轴一与中间轴二，中间轴一上设有一档至四档主动齿轮，分别与输出轴一上的从动齿轮相啮合。输入轴二上固设有补偿档主动齿轮，与输出轴二上的补偿档从动齿轮啮合，实现换档时动力连续与纯电动行驶。本发明应用于混合动力汽车，具有动力性和经济性好、换档平顺以及工作效率高等优点。

现有的一些带有AMT变速箱的混合动力汽车专利多是针对系统构型，各部件在不同模式下的基本工作状态进行论述，对于带有AMT变速箱的输入分配式行星混动系统的换挡过程中的协调控制，还没有一个充分考虑整车冲击度的有效控制方法；此外，当前的相关专利并未对换挡过程中各动力源的扭矩输出做细致的协调控制，这必将增加车辆在换挡过程中的不平顺性，引起多余能量损失从而降低混合动力汽车的节油能力。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，通过模型预测控制方法将带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车的多个动力源协调控制，显著降低整车在换挡过程中产生的冲击，通过分段PID的方法充分减小了汽车从低速挡到高速挡的换挡时间。

本发明提供的技术方案为：

一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

步骤一、通过模型预测控制方法求解发动机最优扭矩并协调发电机扭矩使驱动电机进行退档；

步骤二、通过分段PID的控制方法使驱动电机退档完成；

步骤三、通过模型预测控制方法分配所述驱动电机、所述发电机、所述发动机的输出扭矩使驱动电机挂入新档。

优选的是，在所述步骤一中，所述模型预测控制方法包括如下步骤：

步骤1、建立系统状态空间方程：

式中，x＝ω_e，u＝T_e，d＝T_mi_gi₀-δma-T_f，y＝ω_e，A_c＝0，B_cu＝(I_c+I_e)^-1，C_c＝1，

步骤2、采集当前测量值，使预测时域长度不小于控制时域长度，且保持控制时域外，控制量维持不变，干扰量在k时刻后维持不变；

步骤3、预测时域内系统输出向量与输入向量之间的关系：

Y_p(k+1|k)＝S_xΔx(k)+I_cy_c(k)+S_dΔd(k)+S_uΔU(k)；

步骤4、设定所述系统状态空间方程的优化目标：

J＝||Q(Y_c(k+1|k)-R_e(k+1))||²+||RΔU(k)||²

式中，R_e(k+1)为发动机目标转速，||RΔU(k)||²为发动机转矩变化量；

其中，发动机目标转速等于模式切换初始时刻发动机转速；

步骤5、对发动机转矩变化量进行约束：

s.t.,C_uΔU(k)≤b(k+1|k)；

其中，

步骤6、根据所述约束条件得到的最优序列的第一分量作为发动机转矩。

优选的是，在所述步骤1中，对所述系统状态空间方程以采样时间进行离散化处理，对应的在增量模型为：

式中，

优选的是，在所述步骤1中，建立所述系统状态空间方程是基于行星齿轮至驱动轮系统状态方程，以发动机转速作为状态量，以发动机转矩为控制量，以驱动电机转矩及整车行驶阻力矩为干扰量；

其中，所述行星齿轮至驱动轮系统状态方程为：

式中，k为行星齿轮机构的齿圈与太阳轮半径之比，I_e为发动机转动惯量，I_c为行星架转动惯量，ω_e为发动机转速，i₀为主减速器速比，T_e为发动机转矩，T_m为驱动电机转矩，i_g为变速箱速比，δ为旋转质量换算系数，m为整车总质量，a为整车纵向加速度，T_f为整车行驶阻力矩。

优选的是，在所述步骤一中，所述的发电机扭矩满足：

式中，Δu₂(k)_opt为发电机转矩增量，

优选的是，在所述步骤一中，所述驱动电机转矩必须在2秒内下降到0。

优选的是，在所述步骤二中，所述分段PID的控制方法包括：

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差大于50rpm时，选择分段PID快速区；

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差不小于10rpm，不大于50rpm时，选择分段PID缓冲区；

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差小于10rpm时，选择分段PID稳定区。

优选的是，在所述步骤三中，所述驱动电机目标转矩值满足：

式中，T_s为再入档转矩相驱动电机目标转矩值，T₀为模式切换前驱动电机转矩初始值，i_k为低速挡速比，φ为高速档阻比。

本发明所述的有益效果：

(1)本发明设计开发的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法解决了带有AMT变速箱的输入分配式行星混动系统换挡过程中各动力源协调控制问题，可显著降低整车在换挡过程中的冲击度。

(2)本发明设计开发的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法具有较强的鲁棒性、实时性。

附图说明

图1为本发明所述带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法的整体流程图。

图2为本发明所述高相关滤波法的具体流程图。

图3为本发明所述模式切换过程中发动机转矩的变化情况示意图。

图4为本发明所述模式切换过程中发电机转矩的变化情况示意图。

图5为本发明所述模式切换过程中驱动电机转矩的变化情况示意图。

图6为本发明所述模式切换过程中同步器转矩的变化情况示意图。

图7为本发明所述模式切换过程中发动机转速的变化情况示意图。

图8为本发明所述模式切换过程中驱动电机MG2转速的变化情况示意图。

图9为本发明所述模式切换过程中汽车的车速变化情况示意图。

图10为本发明所述模式切换过程中汽车整体的冲击度变化情况示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，本实施例中以带有两档AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车进行协调控制算法，阐述混动低速档向高速档切换的控制方法并通过仿真对控制效果进行验证。

如图1所示，为本发明所示的输入分配式混合动力系统构型图，输入分配式行星混动汽车中的混联式两挡AMT系统包含发动机ENG、发电机MG1、驱动电机MG2三个动力源、第一离合器CL1、第二离合器CL2以及功率分流装置——行星齿轮机构PG。图中实线为机械连接，虚线为电气连接，发电机MG1及驱动电机MG2均可工作于电动状态或发电状态下，发电机MG1在发动机ENG启动时工作于电动状态以提升发动机转速，在发动机ENG成功启动后转变为发电状态；驱动电机MG2通常工作于电动状态以驱动整车，但在再生制动模式下充当发电机以回收车辆动能。

如图2所示，在本发明中所述的汽车在混动低速档向高速档切换过程中，将模式切换过程分为五个阶段，①为退挡转矩相、②为执行机构退挡、③为惯性项、④为执行机构再入挡、⑤为再入挡转矩相，以模式切换过程中驱动电机MG2转矩变化说明整个模式切换过程。

步骤一、退档过程中发动机ENG与发电机MG1协调控制：

S1、以驱动电机MG2转矩作为变速箱输入，忽略驱动电机MG2与变速箱之间的作用力与反作用力，可得变速箱动力学表达式：

式中，T_a为变速箱输出转矩，T_m为驱动电机MG2转矩，单位Nm；I_m为驱动电机MG2转动惯量，单位kg·m²；i_g为变速箱速比，I_a变速箱等效转动惯量，

为变速箱输入轴转速。

S2、行星齿轮机构PG内部动力学关系满足：

上式中，T_r为齿圈转矩，单位Nm，T_e为发动机转矩，单位Nm，T_g为发电机MG1转矩，单位Nm，T_c1为第一离合器CL1的转矩，单位Nm，T_c2为第二离合器CL2的转矩，单位Nm，I_r为齿圈的转动惯量，单位kg·m²，I_c为行星架的转动惯量，单位kg·m²，I_s为太阳轮的转动惯量，单位kg·m²，I_e为发动机的转动惯量，单位kg·m²，I_g为发电机MG1的转动惯量，单位kg·m²，ω_r为齿圈转速，单位rad/s，ω_e为发动机ENG转速，单位rad/s，ω_g为发电机MG1转速，单位rad/s，R为齿圈半径，单位m，S为太阳轮半径，单位m，而F则表示行星排内部齿轮啮合力，单位N。k为行星齿轮机构PG的齿圈与太阳轮半径之比；

将公式(2)、(3)、(5)联立可得齿圈输出动力学模型：

S3、车体运动状态部分动力学表达式：

式中，T_f为整车行驶阻力矩，单位Nm，I_t为车轮转动惯量，单位kg·m²，n_t为车轮数量，m为整车总质量，单位kg，a为整车纵向加速度，单位m/s²，R_t为车轮滚动半径，单位m，i₀为主减器速比。

S4、当车辆在平直路面行驶，忽略坡度阻力的情况下，可得如下关系：

式中，T_fb为车辆制动力矩，单位Nm，f_r为车轮滚动阻力系数，ρ为空气密度，单位kg/m³，A为迎风面积，单位m²，C_D为空气阻力系数。

S5、联立式(6)、(7)、(8)，并考虑第一离合器CL1未动作，因此第一离合器CL1的转矩为0，可得行星齿轮至驱动轮部分动力学表达式：

令：

则式(9)表示为：

其中，mR_t ²为整车质量在车轮处的等效转动惯量，[i_g ²i₀ ²(I_m+I_a)+I_ri₀ ²+n_tI_t]为传动系统等效至车轮处的转动惯量，δ为旋转质量换算系数，(δma+T_f)便为加速阻力矩与滚动阻力矩之和。

S6、接下来搭建MPC控制器，基于式(11)行星齿轮至驱动轮系统状态方程，以发动机ENG转速作为状态量，发动机ENG转矩为控制量，驱动电机MG2转矩及整车行驶阻力矩为干扰量，建立系统状态空间方程：

式中，

x＝ω_e，

u＝T_e，

d＝T_mi_gi₀-δma-T_f，

y＝ω_e，

A_c＝0，

B_cu＝(I_c+I_e)^-1，

C_c＝1，

以采样时间对上式进行离散化处理，对应的增量模型为：

式中，

S7、根据MPC的基本原理，以当前测量值为初始条件，根据增量模型式(13)预测系统未来状态。

为实现上述目的，定义：

m≤p(14)

式中，p为预测时域长度，m为控制时域长度；

为推导预测方程，做出如下两个假设：

(1)控制时域外，控制量维持不变，即：

Δu(k+i)＝0,i＝m,m+1,…,p-1；(15)

式中，Δu为控制量，k为某一时刻；

(2)干扰量在k时刻后维持不变，即：

Δd(k+i)＝0,i＝1,2,…,p-1；(16)

式中，Δd为干扰量；

假设(1)是因控制时域长度有可能小于预测时域，而实现预测时域内系统状态的预测则需要整个预测时域内控制变量的完整输入；

假设(2)的原因有二：

其一是因当前时刻下，干扰量的未来取值未知(还未真正发生)；

其二由系统状态空间方程可知，干扰量由驱动电机MG2转矩及整车滚动阻力、加速阻力构成，因驱动电机MG2转矩下降速率较小，模式切换过程中车速也不会产生突变，在系统采样时间较小的情况下，可假定预测时域内干扰量为0，驱动电机MG2转矩及滚动阻力、加速阻力保持不变。

S8、由式(13)按照MPC理论递推即得预测时域内系统输出向量与输入向量之间的关系：

Y_p(k+1|k)＝S_xΔx(k)+I_cy_c(k)+S_dΔd(k)+S_uΔU(k)(17)

其中，

式(21)中下三角反映了系统的输入输出在时间上的因果关系，即k+1时刻系统输入对k时刻的系统输出没有影响，k+2时刻系统输入对k时刻及k+1时刻的系统输出没有影响，以此类推。

S9、设定模式切换过程MPC控制器优化目标为：

J＝||Q(Y_c(k+1|k)-R_e(k+1))||²+||RΔU(k)||²(23)

因退挡转矩相持续时间较短，为维持系统相对稳定状态，以模式切换初始时刻发动机ENG转速作为退挡转矩相发动机ENG目标转速，即式(23)中

R_e(k+1)＝I_cω_{e_ini}(24)

式中，ω_{e_ini}为发动机ENG转速初始值；

同时，采用||RΔU(k)||²项对发动机ENG转矩变化量进行限制，防止其产生较大的转矩变化率。

同样考虑模式切换时的发动机转矩上下限，发动机ENG转矩变化能力，发动机ENG转速变化范围，对上述优化问题进行约束，并将其转化为二次规划问题，如式(25)：

其中，

式(29)中，I为单位矩阵，L为单位阵所组成的下三角矩阵；式(30)中，Y_max(k+1)和Y_min(k+1)分别表示如下：

采用二次规划方法求解式(25)对应的带约束优化问题，并将求解得到的最优序列的第一分量作为发动机转矩命令，在下一时刻以重新得到的系统输出值更新系统状态，滚动优化，直至模式切换过程结束。

S10、随后进行子系统的协调控制：

根据式(2)、(3)、(4)、(5)得行星齿轮机构系统状态方程：

由式(33)建立系统状态空间表达式：

式中，

x＝ω_e，

u₂＝T_g，

A_c2＝0，

以采样时间进行离散化处理，得上式对应的增量模型：

Δx(k+1)＝A₂Δx(k)+B_u2Δu₂(k)+B_d2Δd₂(k)(35)

式中，Δd₂为冲击度相关量，

因优化目标式(23)中已对发动机ENG转矩变化量进行了限制，每一控制步长下发动机ENG转矩变化较小，假设每一控制步长下发动机转矩为0，则根据冲击度尽可能小的控制目标，令式(35)中冲击度相关量为0，将MPC控制器求得发动机ENG最优控制序列带入式(13)，得出发动机ENG转速一步预测结果，将上述发动机ENG转速一步预测结果及冲击度相关量带入式(35)，可得与发动机ENG最优转矩序列协调变化的发电机MG1转矩增量，得到：

式中，Δx(k+1)_opt为发动机ENG转速一步预测结果，Δu₂(k)_opt为发电机MG1转矩增量；

至此，控制驱动电机MG2转矩按照一定速率在2秒内缓慢下降至0，协调发动机ENG转矩以及发电机MG1转矩，即可实现退挡转矩相协调控制。

步骤二、退档完成后驱动电机转速同步控制：

驱动电机MG2需调速以适应新挡位对驱动电机MG2转速的要求，由此进入惯性项的控制范畴。

因驱动电机MG2与驱动系统无机械连接，惯性项下可采用比例积分微分控制(PID)方法控制驱动电机MG2输出调速转矩，实现驱动电机MG2转速的主动同步。

采用分段PID控制方法，如表一所示，根据实际轨迹与目标轨迹偏差大小，分段查表得到不同的PID控制参数，使得系统在不同误差下具有不同的控制特性，满足系统的快速性、稳定性的控制需求，具体来说，分段PID根据偏差大小，将控制区域分为快速区、缓冲区、稳定区三段：快速区PID参数取值较大，用于实际轨迹的快速调整，使得偏差迅速减小，但可能会使实际轨迹产生一定的超调；缓冲区PID参数取值相比快速区略微减小，主要起到消除实际轨迹超调，并使实际轨迹按照一定速度继续向目标轨迹靠近，防止产生系统震荡；稳定区PID参数取值较小，对实际轨迹进行微调，使得其在目标轨迹附近保持相对稳定的状态。

表一PID控制参数表

	快速区	缓冲区	稳定区
				比例环节KP	5	2	1
积分环节KI	1.5	1	0.5
				微分环节KD	2	1	0

分段PID控制方法能够使驱动电机MG2转速快速到达并稳定在目标转速附近，且在驱动电机MG2实际转速与目标转速近似相等时，能够保证调速转矩值为0，驱动电机MG2处于卸载状态，便于同步器接合，随后，模式切换过程进入执行机构再入挡阶段，AMT换挡执行机构动作，推动同步器接合套向高速挡移动，同步器接合，完成换挡动作。

驱动电机MG2转速偏差与PID控制区域的关系满足：

当|Δn_MG2|＞50rpm时，选择PID快速区；

当10rpm≤|Δn_MG2|≤50rpm时，选择PID缓冲区；

当|Δn_MG2|＜10rpm时，选择PID稳定区；

其中，Δn_MG2为驱动电机MG2转速偏差；

即当驱动电机MG2转速偏差大于50rpm时，PID输出驱动电机MG2主动调速转矩较大，驱动电机MG2实际转速迅速向目标转速靠近，满足调速快速性要求；当驱动电机MG2转速偏差在10rpm与50rpm之间时，驱动电机MG2调速转矩相对减小，转速差减小速度变慢，兼具快速性及稳定性特点；当驱动电机MG2转速偏差小于10rpm时，驱动电机MG2调速转矩较小，实际转速缓慢向目标转速靠近，因该阶段转速差较小，实际转速到达目标转速的时间并非很长，满足系统稳定性要求。

步骤三、驱动电机MG2挂入新档后发动机ENG、发电机MG1、驱动电机MG2协调控制：

AMT挂入新挡后，驱动电机MG2与传动系统之间的机械连接重新建立，随后进入模式切换过程的最后阶段——再入挡转矩相，恢复驱动电机MG2转矩，最终完成系统向混动高速模式的切换。

再入挡转矩相的控制思路与退挡转矩相相似，同样采用MPC控制架构，所不同的是在该阶段中干扰量驱动电机MG2转矩由0开始逐渐增加。因模式切换时间较短，切换前后驱动电机MG2与传动系统之间的传动比虽发生改变，但变速箱输出至传动系统转矩应维持不变，因此设定由模式切换前驱动电机MG2转矩初始值除以低速挡速比再乘高速挡阻比作为再入挡转矩相驱动电机MG2目标转矩值。同时，再入挡转矩相的MPC控制器仍以发动机转速作为状态量，但在进入再入挡转矩相时，以稳态能量管理策略计算得到的发动机需求转速对MPC控制器中发动机目标转速进行更新，以满足整车动力性要求。

根据式(12)～(36)建立再入挡转矩相MPC控制器求解发动机最优转矩控制序列，根据系统动力学模型进行子系统之间的协调控制求解发电机MG1转矩增量序列，对各部件实施有效控制，最终完成再入挡转矩相控制目标，实现系统由混动低速模式向混动高速模式的切换。

如图3-图10所示，为混动低速至混动高速模式切换协调控制控制效果图，如图3-图6所示，为模式切换发生时，系统首先进入分段控制架构中的退挡转矩相，驱动电机MG2转矩缓慢减小，MPC控制器滚动优化，保证该过程中发动机及发电机MG1转矩协调变化，同时整车动力性不受影响，如图5所示，为驱动电机MG2在模式切换过程中的五个阶段的变化，由图10所示，①为目标车速，②为实际车速，由此可知此阶段实际车速依然能够跟随目标车速；由图7-图10可知，当驱动电机MG2转矩减小至0时，系统进入执行机构退挡阶段，因驱动电机MG2转矩为0，故此时同步器上转矩也为0；AMT挡位退至空挡后，驱动电机MG2主动调速过程开始，系统进入惯性项阶段，此阶段分段PID控制器根据驱动电机MG2实际转速与目标转速之间的转速差，动态调整驱动电机MG2调速转矩，使得驱动电机MG2实际转速快速下降到达目标转速的同时，能够稳定在目标转速附近，且保证调速完成时驱动电机MG2转矩为0；随后进入执行机构再入挡阶段，因同步器两端转速差即为驱动电机MG2实际转速与目标转速之间差值，转速差接近0，故同步器同步转矩也为0，换挡执行机构将AMT由空挡挂至高速挡；最后进入再入挡转矩相，为满足驾驶员动力性需求，更新由整车需求功率查表得到的发动机需求转速作为该阶段的发动机目标转速，以逐渐增加的驱动电机MG2转矩作为MPC控制器已知量，协调控制发动机转矩以及发电机MG1转矩，使得发动机转速缓慢增加至目标转速，同时保证转矩恢复过程中实际车速能够跟随目标车速；最终，驱动电机MG2转矩增加至目标转矩，使得变速箱换挡前后输出转矩不变，系统由混动低速模式顺利切换至混动高速模式。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (7)

1.一种带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、通过模型预测控制方法求解发动机最优扭矩并协调发电机扭矩使驱动电机进行退档；

其中，所述模型预测控制方法包括如下步骤：

步骤1、建立系统状态空间方程：

式中，x＝ω_e，u＝T_e，d＝T_mi_gi₀-δma-T_f，y＝ω_e，A_c＝0，B_cu＝(I_c+I_e)^-1，C_c＝1，

步骤2、采集当前测量值，使预测时域长度不小于控制时域长度，且保持控制时域外，控制量维持不变，干扰量在k时刻后维持不变；

步骤3、预测时域内系统输出向量与输入向量之间的关系：

Y_p(k+1|k)＝S_xΔx(k)+I_cy_c(k)+S_dΔd(k)+S_uΔU(k)；

步骤4、设定所述系统状态空间方程的优化目标：

J＝||Q(Y_c(k+1|k)-R_e(k+1))||²+||RΔU(k)||²

式中，R_e(k+1)为发动机目标转速，||RΔU(k)||²为发动机转矩变化量；

其中，发动机目标转速等于模式切换初始时刻发动机转速；

步骤5、对发动机转矩变化量进行约束：

s.t.,C_uΔU(k)≤b(k+1|k)；

其中，

步骤6、根据约束条件得到的最优序列的第一分量作为发动机转矩；

步骤二、通过分段PID的控制方法使驱动电机退档完成；

步骤三、通过模型预测控制方法分配所述驱动电机、所述发电机、所述发动机的输出扭矩使驱动电机挂入新档。

2.如权利要求1所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，对所述系统状态空间方程以采样时间进行离散化处理，对应的在增量模型为：

式中，

3.如权利要求2所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，建立所述系统状态空间方程是基于行星齿轮至驱动轮系统状态方程，以发动机转速作为状态量，以发动机转矩为控制量，以驱动电机转矩及整车行驶阻力矩为干扰量；

其中，所述行星齿轮至驱动轮系统状态方程为：

式中，k为行星齿轮机构的齿圈与太阳轮半径之比，I_e为发动机转动惯量，I_c为行星架转动惯量，ω_e为发动机转速，i₀为主减速器速比，T_e为发动机转矩，T_m为驱动电机转矩，i_g为变速箱速比，δ为旋转质量换算系数，m为整车总质量，a为整车纵向加速度，T_f为整车行驶阻力矩。

4.如权利要求3所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述的发电机扭矩满足：

式中，Δu₂(k)_opt为发电机转矩增量，

5.如权利要求4所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述驱动电机转矩必须在2秒内下降到0。

6.如权利要求5所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述分段PID的控制方法包括：

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差大于50rpm时，选择分段PID快速区；

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差不小于10rpm，不大于50rpm时，选择分段PID缓冲区；

当驱动电机的实际转速与目标转速偏差小于10rpm时，选择分段PID稳定区。

7.如权利要求6所述的带有AMT变速箱的输入分配式行星混动汽车换挡协调控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述驱动电机的目标转矩值满足：

式中，T_s为再入档转矩相驱动电机目标转矩值，T₀为模式切换前驱动电机转矩初始值，i_k为低速挡速比，φ为高速档阻比。

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