CN105034853B - 一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，包括整车控制器、有源阻尼控制单元、比例积分控制器、电机运行模型、速度编码器，本发明采用有源阻尼控制单元接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；采用比例积分控制器将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型，一方面比例积分控制器以转速偏差作为输出，另一方面有源阻尼控制单元会根据不同转速偏差而改变，当转速超调较大时，有源阻尼控制单元进行调整，以降低车速的波动程度，提升舒适性。

Description

一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及速度调节技术，尤其涉及一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统及方法。

背景技术

电动汽车运行在定速巡航模式的时候，实质上是电动汽车驱动器处于速度闭环的运行模式，而速度环控制器一般为PI控制器，当车辆阻力发生变化时，PI控制器会存在超调，导致车速波动。因此，在路面不平等阻力变化的场合，PI控制器会存在大量调整过程，导致车速波动较大，影响乘坐舒适性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统及方法，降低车速的波动程度，提升舒适性。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，包括整车控制器、有源阻尼控制单元、比例积分控制器、电机运行模型、速度编码器，其中：

所述整车控制器用于向比例积分控制器输出用于控制电机按照预设转速旋转的转速指令；

所述速度编码器用于获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元以及比例积分控制器；

所述有源阻尼控制单元用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；

所述比例积分控制器用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型；

所述电机运行模型根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

进一步地，所述有源阻尼控制单元的传递函数为：

H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

进一步地，所述比例积分控制器的传递函数为：

H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制方法，包括以下步骤：

整车控制器向比例积分控制器输出转速指令；

速度编码器获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元以及比例积分控制器；

有源阻尼控制单元用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；

比例积分控制器用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型；

电机运行模型根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

进一步地，所述有源阻尼控制单元的传递函数为：

H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

进一步地，所述比例积分控制器的传递函数为：

H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本发明采用有源阻尼控制单元接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；采用比例积分控制器将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型，一方面比例积分控制器以转速偏差作为输出，另一方面有源阻尼控制单元会根据不同转速偏差而改变，当转速超调较大时，有源阻尼控制单元进行调整，以降低车速的波动程度，提升舒适性。

附图说明

图1是本发明减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统的原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，包括整车控制器10、比例积分控制器20、电机运行模型40、速度编码器50，其中：

整车控制器10用于向比例积分控制器20输出用于控制电机按照预设转速旋转的转速指令。

速度编码器50用于获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元30以及比例积分控制器20。

所述有源阻尼控制单元30用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器20；所述比例积分控制器20用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型40。

电机运行模型40根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

所述有源阻尼控制单元的传递函数为：H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

所述比例积分控制器的传递函数为：H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。

本发明减小电动汽车定速巡航速度波动的方法，包括以下步骤：

整车控制器10向比例积分控制器20输出转速指令。

速度编码器50获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元30以及比例积分控制器20。

有源阻尼控制单元30用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器20；有源阻尼控制单元30的传递函数为：

H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

比例积分控制器20用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型40；比例积分控制器20的传递函数为：

H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。

电机运行模型40根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

工作时，首先整车控制器10给出转速指令并传递给比例积分控制器20，同时有源阻尼控制单元30用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器20；比例积分控制器20根据转速指令和实际转速信息得到速度偏差，继而进入对速度偏差进行调整的调整过程，产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令调节器输出电机转矩指令，该电机转矩指令驱动电机旋转运动，然后通过速度编码器50得到实际转速，并将该速度用于比例积分控制器20的调节，最终形成对速度的闭环控制。这里提出的变结构速度调节器是在比例积分控制器20的基础上增加一个有源阻尼环节，该环节系数为(1-a)Kp，并在比例环节引入加权系数a，系数a在0-1的范围取值。当系数a选择为0时，调节器为纯积分环节和有源阻尼环节共同作用，能够减小系统超调。当a＝1时，系统为传统PI调节器，和纯积分有源阻尼环节响应相比具有较大的超调。具体速度调节器方案框图如图1所示。图中Kp、Ki为比例系数和积分系数，a为比例系数调整加权量，TL为负载转矩，Te为调节输出转矩，J为转动惯量，1/S为积分环节。根据转速偏差和实际运行工况，调整加权系数a，能够减小速度调整超调，该系数a可通过实际试验调整。

综上，本发明为了解决电动汽车定速巡航模式下，传统PI控制器转速环在车辆阻力频繁变化下带来的转速波动，提出一种变结构速度调节器，在传统PI调节器基础上引入有源阻尼环节，并引入比例系数的加权系数a，可以根据不同应用场合，调整加权系数a，使得调节器处于传统PI调节器和积分阻尼调节器之间的状态，因此称之为变结构调节器。结合不同应用工况和转速偏差情况，调整加权系数a，以降低车速的波动程度，提升舒适性。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改，这些修改也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，其特征在于，包括整车控制器、有源阻尼控制单元、比例积分控制器、电机运行模型、速度编码器，其中：

所述整车控制器用于向比例积分控制器输出用于控制电机按照预设转速旋转的转速指令；

所述速度编码器用于获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元以及比例积分控制器；

所述有源阻尼控制单元用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；

所述比例积分控制器用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型；

所述电机运行模型根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

2.如权利要求1所述的减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，其特征在于，所述有源阻尼控制单元的传递函数为：

H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

3.如权利要求1所述的减小电动汽车定速巡航速度波动的控制系统，其特征在于，所述比例积分控制器的传递函数为：

H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。

4.一种减小电动汽车定速巡航速度波动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

整车控制器向比例积分控制器输出转速指令；

速度编码器获取电机旋转运动的实际转速信息，并将实际转速信息反馈给有源阻尼控制单元以及比例积分控制器；

有源阻尼控制单元用于接收实际转速信息并计算出补偿信息，将补偿信息传递给比例积分控制器；

比例积分控制器用于将接收的转速指令和实际转速信息进行计算得到速度偏差，并对速度偏差进行调整后产生电机转矩信息，再将电机转矩信息与接收的补偿信息进行计算得到电机转矩指令，将电机转矩指令输送给电机运行模型；

电机运行模型根据接收到的电机转矩指令驱动电机旋转运动。

5.如权利要求4所述的减小电动汽车定速巡航速度波动的控制方法，其特征在于，所述有源阻尼控制单元的传递函数为：

H(s)＝(1-a)Kp，其中，Kp为比例系数，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数，a的调整范围为0-1。

6.如权利要求4所述的减小电动汽车定速巡航速度波动的控制方法，其特征在于，所述比例积分控制器的传递函数为：

H(s)＝aKp+Ki/S，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，1/S为积分环节，a为PI控制器根据转速偏差进行调整并计算出一个比例系数调整加权量系数。