序列中的一个并且将目标值230至244设置 为选定可能序列中的第一组目标值230至244。此过程对于每一个控制回路继续。
[0110] 致动器约束模块360 (参见图2)设置用于目标值230至244中的每一个的致动器 约束348。换言之，致动器约束模块360设置用于节气口阀112的致动器约束、用于EGR阀 170的致动器约束、用于废气口 162的致动器约束、用于进气凸轮相位器148的致动器约束 W及用于排气凸轮相位器150的致动器约束。致动器约束模块360还设置用于火花致动器 模块126的致动器约束、用于汽缸致动器模块120的致动器约束W及用于燃料致动器模块 124的致动器约束。
[0111] 用于目标值230至244中的每一个的致动器约束348可W包括用于相关目标值的 最大值和用于那个目标值的最小值。致动器约束模块360通常可W将致动器约束348设 置为用于相关发动机致动器的预定操作范围。更具体来说，致动器约束模块360通常可W 分别将致动器约束348设置为用于节气口阀112、EGR阀170、废气口 162、进气凸轮相位器 148、排气凸轮相位器150、火花致动器模块126、汽缸致动器模块120W及燃料致动器模块 124的预定操作范围。
[0112] 输出约束模块364 (参见图2)设置用于发动机102的预测扭矩输出和预测MP的 输出约束352。用于每一个预测参数的输出约束352可W包括用于M个未来控制回路中的 每一个的相关的预测参数的最大值和用于M个未来控制回路中的每一个的那个预测参数 的最小值。例如，输出约束352分别包括用于M个未来控制回路的发动机102的M个最大 扭矩、用于M个未来控制回路的发动机102的M个最小扭矩、用于M个未来控制回路的M个 最大MPW及用于M个未来控制回路的M个最小MAP。
[0113] 输出约束模块364确定输出约束352。输出约束模块364例如使用W下关系来确 定MP输出约束：
其中MAPMaXi是用于M个控制回路中的第i个的最大MAP,MAPMini是用于M个控制回 路中的第i个的最小MAP,APCMax是M个控制回路期间的最大APC，APCMin是M个控制回路 期间的最小APC，RPM是发动机速度，ti是用于M个控制回路中的第i个的时间，并且t。是 当前时间。ti-t。对应于当前时间与用于M个控制回路中的第i个的执行时间之间的周期。 发动机速度（RPM)可W是在当前时间的发动机速度，或者在各个实施中，可W使用多个发动 机速度。例如，可W使用用于M个控制回路的预测发动机速度来分别确定用于M个控制回 路的最大和最小MAP。W上关系可W例如被实施为方程和/或映射(例如，查找表)。输出约 束模块364可W例如根据一个或多个发动机速度(诸如当前发动机速度和用于M个控制回 路的预测发动机速度）来确定最大APC和最小APC。
[0114] 输出约束模块364例如使用W下关系来确定扭矩输出约束：
其中TMaXi是用于M个控制回路中的第i个的最大扭矩，TMirii是用于M个控制回路中 的第i个的最小扭矩，MAPMaXi是用于M个控制回路中的第i个的最大MP，MPMin1是用于 M个控制回路中的第i个的最小MP，RPM是发动机速度，ti是用于M个控制回路中的第i 个的时间，并且t。是当前时间。如W上所述，ti-t。对应于当前时间与用于M个控制回路中 的第i个的执行时间之间的周期。发动机速度（RPM)可W是在当前时间的发动机速度，或 者在各个实施中，可W使用多个发动机速度。例如，可W使用用于M个控制回路的预测发动 机速度来分别确定用于M个控制回路的最大和最小扭矩。W上关系可W例如被实施为方程 和/或映射(例如，查找表)。
[0115] 目标发动机速度模块368 (参见图2)产生目标发动机速度轨迹356。目标发动机 速度轨迹356包括分别用于M个未来控制回路的M个目标发动机速度。目标发动机速度模 块368在一种或多种情况下改变目标发动机速度轨迹356。例如，目标发动机速度模块368 可W改变目标发动机速度轨迹356W进行变速器的换档。目标发动机速度模块368可W例 如产生目标发动机速度轨迹356W增加发动机速度来进行变速器的换低速档(例如，=档 到二档)并且降低发动机速度W进行变速器的换高速档(例如，二档到=档)。变速器控制模 块194可W向ECM114指示即将到来的换档。
[0116] 作为产生可能目标值的序列和确定每个序列的成本的替代或添加，MPC模块312 可W使用凸优化技术来识别具有最低成本的可能目标值的序列。例如，MPC模块312可W 使用二次规划（QP)解算器(诸如丹齐格QP解算器）来确定目标值230至244。在另一个实 例中，MPC模块312可W产生用于目标值230至244的可能序列的成本值的面，并且基于成 本面的斜率来识别具有最低成本的可能目标值序列。MPC模块312随后可W测试该可能目 标值序列W确定该可能目标值序列是否满足致动器约束348。如果满足，则MPC模块312可 W将目标值230至244分别设置为该选定可能序列的N个值中的第一值，如W上所论述。
[0117] 如果不满足致动器约束348,则MPC模块312选择具有下一个最低成本的另一个可 能目标值序列，并且测试该可能目标值序列对于致动器约束348的满足。选择序列和测试 序列对于致动器约束348的满足的过程可W称为迭代。在每个控制回路期间可W执行多个 迭代。
[0118] MPC模块312执行迭代直到识别出满足致动器约束348的具有最低成本的序列。 W此方式，MPC模块312选择具有最低成本同时满足致动器约束348和输出约束352的可 能目标值序列。
[0119] 成本模块332可W基于W下各项之间的关系来确定用于目标值230至244的可能 序列的成本：预测扭矩与基础扭矩请求308 ;W及预测发动机速度与目标发动机速度轨迹 356的目标发动机速度。所述关系可W例如被加权W控制每个关系对成本的影响。
[0120] 仅举例而言，成本模块332可W基于W下方程来确定用于目标值230至244的可 能序列的成本：
该方程受制于致动器约束348和输出约束352。Cost是用于目标值230至244的可能 序列的成本，TP是用于下一个控制回路的发动机102的预测扭矩，BTR是用于下一个控制回 路(即，i=l)的基础扭矩请求308,并且wT是与预测扭矩与基础扭矩请求之间的关系相关的 加权值。RPMPi是用于N个控制回路中的第i个的预测RPM，TRPMi是用于N个控制回路中 的第i个的目标发动机速度中的一个，并且WRPM是与预测发动机速度与目标发动机速度轨 迹356的目标发动机速度之间的关系相关的加权值。
[0121] P是与输出约束352的满足相关的加权值。e是成本模块332可W基于输出约束 352是否将被满足来设置的变量。当参数大于或小于对应的最小或最大值(例如，至少预定 量）时，成本模块332可W增加e。
[0122] 例如，当预测扭矩中的一个或多个值对于其相应控制回路而言大于最大扭矩或者 小于最小扭矩和/或预测MP中的一个或多个值对于其相应控制回路而言大于最大MPA或 者小于最小MAP时，成本模块332可W增加e。W此方式，当将不满足输出约束352中的一 个或多个时，用于可能序列的成本将增加。当满足所有输出约束352时，成本模块332可W 将e设置为零。P可W大于加权值WT和加权值wRPM，运样使得如果未满足输出约束352 中的一个或多个则对于可能序列确定的成本将相对大。运可W帮助防止选择其中未满足输 出约束352中的一个或多个的可能序列。
[0123] 在一些情况下，成本模块332也可W改变加权值wRPM。例如，当将使用目标发动机 速度轨迹356时(诸如用于变速器的换档)，成本模块332可W将加权值WRPM设置为大于0 的预定值。当将不使用目标发动机速度轨迹356时，成本模块332可W将加权值WRPM设置 为例如0或近似0。当加权值wRPM被设置为0或近似零时，预测发动机速度与目标发动机 速度轨迹356之间的关系将对成本没有影响或将对成本具有极小影响。
[0124] 加权值WT可W大于加权值WRPM的预定值。W此方式，预测发动机扭矩与基础扭矩 请求308之间的关系对成本具有较大影响（与预测发动机速度与目标发动机速度轨迹356 之间的关系相比)，且因此对可能序列中的一个的选择具有较大影响。成本随着预测发动机 扭矩与基础扭矩请求308之间的差异增加而增加，且反之亦然。
[0125] 图4是描绘控制节气口阀112、进气凸轮相位器148、排气凸轮相位器150、废气口 162化因此满轮增压器)、EGR阀170、火花正时、加燃料化及启动/停用的汽缸数量的示例 性方法的流程图。控制可W从404开始，其中扭矩请求模块224确定推进扭矩请求218。
[0126] 在408,扭矩转换模块304将推进扭矩请求218转换为基础扭矩请求308或者转换 为另一种适合的类型的扭矩W供MPC模块312使用。在412,序列确定模块316确定目标值 230至244的可能序列。
[0127] 在416,成本模块332和目标发动机速度模块368可W确定是否预期发动机速度的 改变。如果416为是，则在420,成本模块332可W将加权值WRPM设置为预定值(大于零)， 并且目标发动机速度模块368可W设置用于预期改变的目标发动机速度轨迹356,并且控 制继续到428。预定值近似大于零W使得预测发动机速度与目标发动机速度之间的关系影 响成本值。例如，目标发动机速度模块368可W设置目标发动机速度轨迹356W增加发动 机速度W用于变速器的换低速档并且可W设置目标发动机速度轨迹356W降低发动机速 度W用于变速器的换高速档。如果416为否，则在424,成本模块332可W将加权值WRPM设 置为零或近似零，并且控制继续到428。当加权值WRPM被设置为0或近似零时，预测发动机 速度与目标发动机速度轨迹356的目标发动机速度之间的关系对成本值具有极小影响或 没有影响。
[012引在428,输出约束模块364确定输出约束352。输出约束包括用于预测扭矩的最小 和最大值W及用于预测MP的最小和最大值。输出约束模块364可W例如使用W下关系来 确定最小和最大MAPW及最小和最大扭矩，如W上所描述：
在428,致动器约束模块360还可W确定致动器约束348。
[0129] 在432,预测模块323确定用于目标值的每个可能序列的预测参数。预测模块3