CN108454626B - 一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统 - Google Patents

一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统，包括：按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；对原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；根据期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强。本发明提供的车辆的自适应巡航纵向调节控制方法，引入了变参数控制及梯度限制处理和滤波处理，保证了车辆乘坐舒适性；电机系统能力允许时尽可能多的电机回收，电机能力不足时采用液压制动进行补偿，保证了经济性。

Description

一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是指一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统。
背景技术
自适应巡航控制系统是在传统定速巡航控制系统的基础上发展起来的新型汽车安全辅助驾驶技术，其主要功能包括：第一，以设定的速度接近前方的车辆；第二，在行驶速度较慢的车辆后刹车并在其后面行驶；第三，在前面车辆驶出车道后加速并以设定的速度行驶。为了实现上述功能，需要借助摄像头、雷达、传感器等对车辆进行环境感知，以本车与前车的相对速度和距离等目标作为输入，通过信息的融合处理和控制算法得到目标纵向加速度，最后通过车辆纵向调节控制，将其转换为执行器所需的控制输入量。
车辆纵向调节控制需要根据目标加速度和实际加速度等信息，实时调节对执行器的控制输入量。因自适应巡航系统属于舒适性系统和经济性系统，故在上述的实时调节过程中，一方面需要考虑乘坐舒适性，另一方面需要考虑经济性。
现有技术中车辆在行驶过程中跟进前方车辆时，虽然考虑了舒适性和经济性，但在实现目标加速度的纵向控制中，并没有实现舒适性对纵向控制的影响，在计算目标加速度的时，总是以经济性为控制目标，但也没有可落实的控制措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法及系统，在车辆行驶过程中实现兼顾舒适度和经济性的纵向控制。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法，包括：
按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；
根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；
对所述原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；
根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强。
其中，所述根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩的步骤，包括：
根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数；
根据公式T＝P×Δa+I×∫Δadt，计算得到所述原始输出扭矩T；
其中，Δa为所述加速度差值，P为P参数，I为I参数。
其中，所述根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数的步骤，包括：
确定所述加速度差值与一预设数值之间的大小关系，所述预设数值为一大于0的正数；
在所述加速度差值大于或等于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第一数值区间以及第一对应关系，确定该第一数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第一对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系；
在所述加速度差值小于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第二数值区间以及第二对应关系，确定该第二数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第二对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系。
其中，所述梯度限制处理包括：
计算当前周期获得的第一原始输出扭矩，与上一周期获得的第二原始输出扭矩之间的扭矩差值；
当所述扭矩差值大于或等于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第一数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；
当所述扭矩差值小于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第二数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；
其中，所述第一数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较小者，所述第二数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较大者。
其中，所述滤波处理包括：
对梯度限制处理后的期望输出扭矩，进行一阶滤波处理，得到滤波处理后的期望输出扭矩。
其中，所述根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强的步骤，包括：
当所述期望输出扭矩大于或等于0时：确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；
当所述期望输出扭矩小于0时：
若所述期望输出扭矩的绝对值小于或等于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；若所述期望输出扭矩的绝对值大于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述最大回收扭矩；以及，计算期望输出扭矩与所述目标扭矩之间的差值，并将所述差值转换为液压压强，得到所述目标液压压强。
本发明实施例还提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制系统，包括：
加速度获取单元，用于按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；
PI控制器，用于根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；
平滑处理单元，用于对所述原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；
电液分配单元，用于根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例提供的车辆的自适应巡航纵向调节控制方法，引入了变参数控制，梯度限制处理和滤波处理；变参数控制，在纵向调节过程中可实时改变控制参数达到预期的效果；梯度限制处理，可以防止在车辆纵向调节控制过程中因为扭矩的波动导致车辆的冲击和振动；滤波处理可以防止原始输出扭矩出现不平滑的地方保证了车辆乘坐舒适性。电机系统能力允许的条件下尽可能多的电机回收，电机能力不足时采用液压制动进行补偿，保证了经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例提供的车辆纵向调节控制方法的流程示意图；
图2表示本发明实施例提供的自适应巡航功能架构框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的车辆纵向调节控制方法的流程示意图。
本发明实施例提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法，包括以下步骤：
步骤101，按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值。
本步骤中，加速度差值等于目标加速度减去实际加速度，得到目标加速度时，执行步骤102。
步骤102，根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩。
本步骤中，所述根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩的步骤，包括：
步骤a，根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数。
本步骤中，所述根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数的步骤，包括：
步骤a1，确定所述加速度差值与一预设数值之间的大小关系，所述预设数值为一大于0的正数。
步骤a2，在所述加速度差值大于或等于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第一数值区间以及第一对应关系，确定该第一数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第一对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系。
步骤a3，在所述加速度差值小于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第二数值区间以及第二对应关系，确定该第二数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第二对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系。
所述第一数值区间和第二数值区间与P/I参数之间的对应关系可划分不同的类型；
例如：类型一，所述加速度差值大于m时，目标加速度和实际加速度的差值较大，需要快速调节；类型二：所述加速度差值小于m，且大于n时，目标加速度和实际加速度的差值处于中等，需要中等调节；类型三：所述加速度差值小于n时，目标加速度和实际加速度的差值较小，需要缓慢调节。需要说明的是，要求越细，类型可设置越多。
步骤b，根据步骤a中得到的P参数和I参数，根据公式T＝P×Δa+I×∫Δadt，计算得到所述原始输出扭矩T；
其中，Δa为所述加速度差值，P为P参数，I为I参数。
步骤103，根据步骤102得到的原始输出扭矩T，对所述原始输出扭矩T进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩。
所述梯度限制处理的步骤包括：
步骤c，计算当前周期获得的第一原始输出扭矩，与上一周期获得的第二原始输出扭矩之间的扭矩差值；
步骤d，当所述扭矩差值大于或等于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第一数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；需要说明的是，所述第一数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较小者。
步骤e，当所述扭矩差值小于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第二数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；需要说明的是，所述第二数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较大者。
在步骤d和步骤e中，扭矩允许变化量，根据当前周期获得的第一原始输出扭矩和当前车速查表得到，为标定量，根据主机厂的要求进行不同区域的标定。
所述滤波处理包括：
对梯度限制处理后的期望输出扭矩，进行一阶滤波处理，得到滤波处理后的期望输出扭矩。
其中，在进行滤波处理时，需要滤波系数，所述滤波系数根据主机厂的要求进行标定。
所述梯度限制处理和滤波处理的目的是为了保证车辆舒适性；
其中，梯度限制处理，可以防止在车辆纵向调节控制过程中因为扭矩的波动导致车辆的冲击和振动；
所述滤波处理可以防止原始输出扭矩出现不平滑的地方。
步骤104，根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强。
其中，计算所述车辆的最大回收扭矩时，需考虑的因素为：
第一，电池最大放电功率的限制，主要受电池剩余电量百分比、温度等因素影响；
第二，电机外特性的限制，这个与电机类型选择有关；
第三，电机最大回收扭矩的限制，主要受电机温度、电机控制器温度等因素影响；
第四，考虑安全性等因素，电制动最大能力为0.3g减速度对应的最大扭矩；
第五，考虑液压系统协调的最大能力对电制动回收能力的限制。
第六，考虑回收经济性以及避免堵转发生，电机低转速以下时的回收扭矩为0。
本步骤中，所述根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强的步骤，包括：
步骤f，当所述期望输出扭矩大于或等于0时：确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；
步骤g，当所述期望输出扭矩小于0时：
若所述期望输出扭矩的绝对值小于或等于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；若所述期望输出扭矩的绝对值大于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述最大回收扭矩；以及，计算期望输出扭矩与所述目标扭矩之间的差值，并将所述差值转换为液压压强，得到所述目标液压压强；需要说明的是，所述差值通过扭矩与压强的转换系数得到所述目标液压压强，所述转换系数直接与制动系统的尺寸参数等有关。
本发明实施例提供的车辆纵向调节控制方法，引入了变参数控制，梯度限制处理和滤波处理；变参数控制，在纵向调节过程中可实时改变控制参数达到预期的效果；梯度限制处理，可以防止在车辆纵向调节控制过程中因为扭矩的波动导致车辆的冲击和振动；滤波处理可以防止原始输出扭矩出现不平滑的地方保证了车辆乘坐舒适性。电机系统能力允许的条件下尽可能多的电机回收，电机能力不足时采用液压制动进行补偿，保证了经济性。
基于上述车辆纵向调节控制方法，本发明实施例还提供一种用以实施该方法的系统。
请参见图2，其示出的是本发明实施例提供的自适应巡航功能架构框图。
本发明实施例提供一种车辆的自适应巡航纵向调节控制系统，该系统包括：
加速度获取单元，用于按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；
所述目标加速度根据自适应巡航控制系统获得，自适应巡航控制系统要想实现其功能，需要多个系统的协调和辅助才能实现，为了收集前方车辆的数据、测量与前车的车距和速度等，需要使用雷达传感器和摄像头等传感系统；为了描述车辆轨迹、车辆的运动状态，需要使用转角传感器、加速度传感器、转速传感器和横摆角速度传感器等。
需要说明的是，自适应巡航控制系统一般有以下几种调节功能：
第一，速度调节：驾驶员通过仪表、中控、方向盘等操作元件设置想要的驾驶速度；
第二，跟踪调节：通过雷达系统对前方或两侧车辆的识别，选取离得最近的车辆进行跟踪调节；
第三，转弯调节：对于弯道时的自适应巡航系统，需给出合适的加速度，以免吓到驾驶员；
第四，加速度调节：加速度调节器从不同的加速度给定值中选出自适应巡航系统的给定加速度，并进入下一步的执行工作。
无论上述何种调节，最后输出的基本信号就是给定的车辆目标加速度。
PI控制器，用于根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；
根据所述加速度差值得到P参数和I参数，所述PI控制器再根据所述加速度差值、P参数和I参数计算得到原始输出扭矩。
平滑处理单元，用于对所述原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；保证了车辆的舒适性。
电液分配单元，用于根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强。
所述目标扭矩要直接作用于电机控制器，实现车辆的驱动和制动；所述目标压强要直接作用于制动控制器，实现车辆的制动。
本发明实施例提供的车辆纵向调节控制方法及系统，引入了变参数控制，梯度限制处理和滤波处理；变参数控制，在纵向调节过程中可实时改变控制参数达到预期的效果；梯度限制处理，可以防止在车辆纵向调节控制过程中因为扭矩的波动导致车辆的冲击和振动；滤波处理可以防止原始输出扭矩出现不平滑的地方保证了车辆乘坐舒适性。电机系统能力允许的条件下尽可能多的电机回收，电机能力不足时采用液压制动进行补偿，保证了经济性。
需要说明的是，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆的自适应巡航纵向调节控制方法，其特征在于，包括：
按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；
根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；
对所述原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；
根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强；
所述根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩的步骤，包括：
根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数；
根据公式T＝P×Δa+I×∫Δadt，计算得到所述原始输出扭矩T；
其中，Δa为所述加速度差值，P为P参数，I为I参数；
所述根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数的步骤，包括：
确定所述加速度差值与一预设数值之间的大小关系，所述预设数值为一大于0的正数；
在所述加速度差值大于或等于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第一数值区间以及第一对应关系，确定该第一数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第一对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系；
在所述加速度差值小于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第二数值区间以及第二对应关系，确定该第二数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第二对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系。
2.根据权利要求1所述的自适应巡航纵向调节控制方法，其特征在于，所述梯度限制处理包括：
计算当前周期获得的第一原始输出扭矩，与上一周期获得的第二原始输出扭矩之间的扭矩差值；
当所述扭矩差值大于或等于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第一数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；
当所述扭矩差值小于0时，将当前周期的第一期望输出扭矩更新为上一周期获得的第二期望输出扭矩与第二数值的和值，得到梯度限制处理后的期望输出扭矩；
其中，所述第一数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较小者，所述第二数值为所述扭矩差值和车辆的扭矩允许变化量之间的较大者。
3.根据权利要求2所述的自适应巡航纵向调节控制方法，其特征在于，所述滤波处理包括：
对梯度限制处理后的期望输出扭矩，进行一阶滤波处理，得到滤波处理后的期望输出扭矩。
4.根据权利要求1所述的自适应巡航纵向调节控制方法，其特征在于，所述根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强的步骤，包括：
当所述期望输出扭矩大于或等于0时：确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；
当所述期望输出扭矩小于0时：
若所述期望输出扭矩的绝对值小于或等于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述期望输出扭矩；若所述期望输出扭矩的绝对值大于车辆电机系统的最大回收扭矩的绝对值时，确定所述目标扭矩为所述最大回收扭矩；以及，计算期望输出扭矩与所述目标扭矩之间的差值，并将所述差值转换为液压压强，得到所述目标液压压强。
5.一种车辆的自适应巡航纵向调节控制系统，其特征在于，包括：
加速度获取单元，用于按照预定周期，周期性的获取车辆的目标加速度和实际加速度，计算目标加速度和实际加速度之间的加速度差值；
PI控制器，用于根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩；
平滑处理单元，用于对所述原始输出扭矩进行梯度限制处理和滤波处理，获得期望输出扭矩；
电液分配单元，用于根据所述期望输出扭矩以及车辆的最大回收扭矩，确定用于输入至电机控制器的目标扭矩和用于输入至制动控制器的目标液压压强；
所述根据所述加速度差值，计算比例积分PI控制器的原始输出扭矩的步骤，包括：
根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数；
根据公式T＝P×Δa+I×∫Δadt，计算得到所述原始输出扭矩T；
其中，Δa为所述加速度差值，P为P参数，I为I参数；
所述根据所述加速度差值，确定PI控制器的比例P参数和积分I参数的步骤，包括：
确定所述加速度差值与一预设数值之间的大小关系，所述预设数值为一大于0的正数；
在所述加速度差值大于或等于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第一数值区间以及第一对应关系，确定该第一数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第一对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系；
在所述加速度差值小于所述预设数值时，根据所述加速度差值所属的第二数值区间以及第二对应关系，确定该第二数值区间对应的P参数和I参数，得到PI控制器的P参数和I参数，其中，第二对应关系中包含有不同数值区间与P/I参数之间的对应关系。
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