基于MPC的无级变速器控制优化策略研究

金属带式无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)夹紧力是影响CVT系统传动效率及整车燃油经济性的重要因素,针对传统控制策略难以准确、合理地获得最优夹紧力控制范围的问题,提出了基于模型预测控制(Modelpredictive control, MPC)的控制策略。根据传动系统运动学原理,建立CVT动态方程及状态空间表达式,设计CVT模型预测控制器。考虑夹紧力具体约束限制,将无约束优化问题转化为二次规划问题,利用预测控制器求解每一时刻的夹紧力最优控制序列,构造最优夹紧力输入。在CVT系统输出侧施加干扰转矩,结果显示系统鲁棒性良好。同时,为验证MPC控制策略的可行性,利用Simulink和AMEsim进行联合仿真,并在紧急加速、紧急制动及综合工况下进行实车验证。结果表明:相较于传统控制,基于MPC的控制系统能够将传动效率提高8.72%～9.23%、油耗降低5.61%,为进一步解决CVT控制问题提出新思路。