CN101978252B - 车速控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车速控制装置，其包括：车辆灵敏度计算部分(18)，其根据驱动力特征图计算车辆灵敏度的倒数；车速反馈部分(22)，其根据车辆灵敏度的倒数输出加速器开度角；并且将来自车速反馈部分(22)的加速器开度角加和至来自驱动力特征图部分(23)的加速器开度角，以获得加速器指令。根据加速器指令改变加速器开度角以获得具有高车辆灵敏度的低速。在低负荷下，使加速操作动作缓慢，实现具有低车辆灵敏度的高速，同时在高负荷下，能够实现优良的车辆随动性。

Description

车速控制装置
技术领域
本发明涉及一种当在发动机台架或底盘测功机上测试发动机时使用的车速控制装置。
背景技术
图5示出专利文献1中描述的车速控制装置的构造。在图5中，参考标识1表示加速力计算部分，其通过车速指令Vs的微分值×车辆质量(车重M)来计算指令侧加速力。借助于行进阻力计算部分2根据检测的车速V来计算行进阻力。加速力和行进阻力在加和部分3相加，然后计算实现目标驱动模式所需的驱动力指令F。
这个驱动力指令F连同车速指令Vs一起输入至前馈控制器4(驱动力特征图，也就是，其中在模式图样驱动之前事先记录驱动力特征的图表)。前馈控制器4根据图表输出加速器开度角指令θFF。
另外，加和部分5检测车速指令Vs和实际车速V之间的偏差。车速偏差纠正计算部分6执行车速偏差的纠正计算。然后，纠正的车速偏差和驱动力指令F在加和部分7加和。而且，检测侧加速力计算部分8通过车速V的微分值×车辆质量来计算加速力。在加和部分9，加和加速力和行进阻力，然后计算检测侧的驱动力。
加和部分10计算指令侧的驱动力和检测侧的驱动力之间的偏差，并且这个偏差输入至反馈控制器11。反馈控制器11输出加速器开度角指令θFB。加和部分12加和θFF和θFB，然后获得加速器开度角指令θ。
加速器开度角指令θ被输入虚拟车辆13。虚拟车辆13根据加速器开度角指令θ产生驱动模式所需的发动机驱动力。虚拟车辆13由包括发动机的车辆驱动力特征部分14、加和部分15和车速计算部分16构造而成。加和部分15从由车辆驱动力特征部分14产生的驱动力减去行进阻力，并且车速计算部分16计算车速。
图6是其中将借助于重量(M)17的车速反馈增益纠正加入图5中的车速控制装置中的车速偏差纠正计算部分6的构造。
[专利文献1]日本专利申请公开(特开)No.2005-297872
发明内容
<本发明要解决的任务>
在图5和6所示的车速偏差纠正计算部分6中，执行PI控制，这是车速偏差作为输入且加速器开度角作为输出的一般控制技术。在这个PI控制中，增益是固定增益(即使加入通过车重进行的车速反馈增益纠正，一旦车辆确定，其就是恒定值)。对于其从加速器开度角至车速的特征是非线性的车辆，只是确定相应于某一车辆状态的增益。
车辆非线性的主要因素如下。在发动机中，所产生的扭矩不是与加速器开度角成比例，并且所产生的扭矩根据发动机的转速而变化。另外，在变速箱中，根据车速和负荷选择齿轮比(包括自动变速箱的情况)。而且，车胎的变形也成为非线性的因素。
因此，根据车辆状态，作为操纵变量的加速器开度角θ变得过度灵敏并且变得动作缓慢。也就是说，在其中车辆灵敏度高的低速低负荷状态下，加速器开度角倾向于变得灵敏。另一方面，在其中车辆灵敏度变低的高速高负荷状态下，尽管加速器开度角应当以大量来操作，但是其动作缓慢。这里，车辆的灵敏度定义为车辆的驱动力的变化ΔF/加速器开度角的变化Δθ。
本发明的目标是提供一种车速控制装置，其在车辆灵敏性高的低速低负荷状态下能使得加速器操作动作缓慢，即，能避免过度灵敏的加速器操作，还能在车辆灵敏性低的高速高负荷状态下通过增大车速反馈的增益来放大加速器操作和提高车速随动性。
<解决任务的手段>
根据技术方案1的车速控制装置，包括：驱动力特征图部分，其构造为具有事先记录的驱动力特征图，输入目标驱动力和目标车速，并且根据驱动力特征图输出加速器开度角；车辆灵敏度计算部分，其构造为根据驱动力特征图计算车辆灵敏度的倒数；车速反馈部分，其构造为输入车速偏差和车辆灵敏度的倒数并根据车辆灵敏度的倒数输出加速器开度角；加和部分，其构造为将来自驱动力特征图部分的加速器开度角加和至来自车速反馈部分的加速器开度角，以提供加速器开度角指令；以及用于根据来自加和部分的加速器开度角指令改变加速器开度角以使得车速与目标车速相一致的机构。
根据技术方案2的车速控制装置，其中该车速控制装置还包括用于在车辆灵敏度的倒数突然变小的情况下将车辆灵敏度的倒数保持为所设置的这个倒数数值大小不变一定时间的机构。
<发明效果>
根据本发明的技术方案1，作为来自驱动力特征图部分的输出的加速器开度角由根据作为车速反馈部分的输出的车辆灵敏度倒数的加速器开度角进行纠正。在其中车辆灵敏度高的低速低负荷状态下，车速反馈部分的增益低，并且加速器操纵变得动作缓慢，那么就能避免过度的加速器操纵。另外，在其中车辆灵敏度低的高速高负荷状态下，车速反馈部分的增益高，那么车速随动性就能变得良好。
另外，根据技术方案2，车速控制装置还包括用于在车辆灵敏度的倒数突然变小的情况下将车辆灵敏度的倒数保持为所设置的这个数值大小不变一定时间的机构。如果车辆灵敏度的倒数突然变小以使得状态从加速改变至稳态，则车辆灵敏度的倒数被保持为所设置的这个数值大小不变一定时间，使得能抑制基于这个被保持数值计算的增益的减小并且能改进偏差的收敛性。
附图说明
图1是根据本发明最佳优选实施例的基本结构视图。
图2(a)、2(b)是根据本发明的具体最佳优选实施例的车辆灵敏度计算部分和车速反馈部分的结构视图。
图3是根据本发明的驱动力特征图。
图4(a)至4(c)是表示本发明效果的特征图表。
图5是专利文献1所述的传统车速控制装置。
图6是另一种传统车速控制装置。
标识说明
1...加速力计算部分
18...车辆灵敏度计算部分
19...比例计算部分
20...积分计算部分
22...车速反馈部分
23...驱动力特征图部分
33...限制器
34...峰值保持
39...车辆
具体实施方式
下面，将参照附图解释实施本发明的最佳模式。首先，将参照图1解释根据用于实施本发明的最佳模式的基本构造。在图1中，参考标识18表示车辆灵敏度计算部分，其根据驱动力特征图计算车辆灵敏度(驱动力变化ΔF/加速器开度角变化Δθ)的倒数。参考标识19表示比例计算部分，其输入车速偏差和车辆灵敏度的倒数并将这些值乘上一个比例增益。参考标识20表示积分计算部分，其计算比例计算部分19的输出的积分。参考标识21是加和部分，其加和比例计算部分19的输出和积分计算部分20的输出。车辆反馈部分22由比例计算部分19、积分计算部分20和加和部分21构成。车辆反馈部分22的输出是加速器开度角。
另一方面，参考标识23表示驱动力特征图部分。驱动力特征图部分23输入目标驱动力和目标车速，然后由事先记录的驱动力特征图输出加速器开度角。如图3所示，驱动力特征图是表示车速、驱动力和加速器开度角三者之间关系的特征图。这个加速器开度角和作为车速反馈部分22的输出的加速器开度角在加和部分24被加和，然后成为加速器指令。
加速器指令被输入车辆39，并且操作车辆39的加速器开度角。车辆39然后由这个操作根据加速器开度角产生驱动模式所需的发动机驱动力。车辆39由车辆(发动机+传动系统)25、加和部分26和车辆(惯性)27构成。在车辆39中，加和部分26从由车辆25产生的驱动力中减去底盘测功机的行进阻力，然后获得加速力。车速因此从车辆27形成。车辆25的输入和输出特性是车辆的灵敏度。
在上述基本构造中，车辆特性由车辆在底盘测功机上的灵敏度和由车辆灵敏度计算部分18计算的车辆灵敏度的倒数消除，并且执行系统的线性化，然后由车重与比例和积分(PI)系数确定车速反馈的响应。如果PI系数的确定也根据车重进行，车速反馈部分22的响应能是恒定的。控制器的具体操作如下。
(1)在其中车辆的灵敏度高的低速、低负荷状态下，车速反馈部分22的增益低，并且加速器操纵变得动作缓慢，那么就能避免过度的加速器操纵。
(2)在其中车辆的灵敏度低的高速、高负荷状态下，车速反馈部分22的增益高，并且车速随动性能变得良好。
(3)线性控制理论能应用于车速的控制设计。
图2(a)和2(b)示出根据用于实施本发明的最佳模式的车辆灵敏度计算部分18和车速反馈部分22的具体构造。在图2(a)所示的车辆灵敏度计算部分18中，指令侧加速力计算部分1输入车速指令并计算加速力。而且，在加和部分3，将行进阻力加至加速力，然后获得需要的驱动力。
驱动力特征部分28具有车速、驱动力和加速器开度角三者之间关系的事先记录的驱动力特征图。驱动力特征部分28输入车速指令和所需驱动力，并输出加速器开度角。
而且，在加和部分29，将对于一定规模驱动力而言是小固定值的驱动力变化ΔF与所需驱动力加和，并将这个加和值连同车速指令Vs一起输入至驱动力特征部分30。
驱动力特征部分30也具有与驱动力特征部分28相同的驱动力特征图，并输出加速器开度角。加和部分31从由驱动力特征部分30输出的加速器开度角减去由驱动力特征部分28输出的加速器开度角，然后能获得加速器开度角变化Δθ。加速器开度角变化Δθ和驱动力变化ΔF被输入至计算部分32，并计算车辆灵敏度的倒数Δθ/ΔF。
限制器33提供限制以使得Δθ/ΔF等于或大于零。峰值保持电路34在车辆灵敏度的倒数突然变小以致于状态从加速变化至稳态的情况下，将车辆灵敏度的倒数保持为所设置的这个数值大小不变一定时间，那么就能抑制基于这个被保持值计算的增益的减小并且能提高偏差的收敛性。
接着，图2(b)中的乘法部分35输入车速偏差和峰值保持电路34的输出※1，并执行这些值的相乘，然后将其输出至比例计算部分19。而且，比例计算部分19的输出在积分计算部分20中积分。加和部分38将比例计算部分19的输出和积分计算部分20的输出加和，然后这变为车辆反馈部分22的加速器开度角输出。这个加速器开度角输出在图1中的加和部分24被加和至作为驱动力特征图部分23的输出的加速器开度角，然后提供加速器开度角指令。随后的控制操作与图1相同。
至于确定比例计算部分19的参数和积分计算部分20的参数的方式，能采用其中惯性(这里为车重)作为控制目标的速度控制系统的线性控制设计理论。例如，当执行控制以使得控制回路的极点变为实数根(即使得响应不会振荡)并且响应时间设置为T(s)且车重设置为M(kg)时，能采用以下确定参数的方式。也就是说，例如，比例计算部分19的比例增益是M/T，并且积分计算部分20的积分增益是1/4T。
图4(a)示出时间和车速之间的关系。在图4(a)中，A表示指令值，B表示改进之前的受控车速，并且C表示改进之后的受控车速。由于变速箱齿轮比在改进之前在稳定行进期间被升档，根据从驱动力图计算的加速器开度角的驱动力变得不够，因而需要车速反馈的随动性。另外，在改进之前，尽管车速偏差变大，但加速器操作动作缓慢。在改进之后，车速随动性提高。另外，图4(b)示出了时间和开度角之间的关系，图4(c)示出了时间和转速之间的关系。D和F表示改进之前的开度角和转速。E和G表示改进之后的开度角和转速。
如上解释的，根据最佳优选实施例，在其中车辆灵敏度高的低速低负荷状态下，车速反馈部分22的增益低，并且加速器操纵变得动作缓慢，那么就能避免过度的加速器操纵。而且，在其中车辆灵敏度低的高速高负荷状态下，车速反馈部分22的增益高，并且车速随动性能变得良好。而且，在车速的控制设计中，能应用线性控制理论。另外，峰值保持电路34在车辆灵敏度的倒数突然变小以使得状态从加速改变至稳态的情况下，将车辆灵敏度的倒数保持为所设置的这个数值大小不变一定时间，那么就能抑制基于这个被保持数值计算的增益的减小并且能改进偏差的收敛性。

Claims (1)

1.一种车速控制装置，其包括：
驱动力特征图部分，其构造为具有事先记录的驱动力特征图，输入目标驱动力和目标车速，并且根据驱动力特征图输出加速器开度角；
车辆灵敏度计算部分，其构造为根据驱动力特征图计算车辆灵敏度的倒数；
车速反馈部分，其构造为输入车辆灵敏度的倒数和车速偏差，并根据车辆灵敏度的倒数输出加速器开度角；
加和部分，其构造为将来自驱动力特征图部分的加速器开度角加和至来自车速反馈部分的加速器开度角，以提供加速器开度角指令；以及
用于根据来自加和部分的加速器开度角指令改变加速器开度角以使得车速与目标车速相一致的机构，
该车速控制装置还包括：
峰值保持机构，其用于在车辆灵敏度的倒数突然变小的情况下，将车辆灵敏度的倒数保持为所设置的这个倒数数值大小不变一定时间。
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