CN109177958A - 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法 - Google Patents

一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109177958A
CN109177958A CN201810987791.XA CN201810987791A CN109177958A CN 109177958 A CN109177958 A CN 109177958A CN 201810987791 A CN201810987791 A CN 201810987791A CN 109177958 A CN109177958 A CN 109177958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydraulic brake
brake system
electronic hydraulic
type electronic
decoupling type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810987791.XA
Other languages
English (en)
Inventor
上官文斌
梁土强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201810987791.XA priority Critical patent/CN109177958A/zh
Publication of CN109177958A publication Critical patent/CN109177958A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/662—Electrical control in fluid-pressure brake systems characterised by specified functions of the control system components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

本发明公开了一种解耦式解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，包括一下步骤：计算出解耦式电子液压制动系统的压力死区；建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于压力死区范围内时的系统状态空间方程；建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于增压范围时的系统状态空间方程；设计伺服主缸活塞处于压力死区和非压力死区范围的控制器；采用饱和函数代替符号函数；调整相关控制参数。本发明具有以下的积极效果：1）有效减少解耦式解耦式电子液压制动系统的压力响应时间，进而提高汽车的制动安全性；2）有效减少解耦式解耦式电子液压制动系统的压力超调量和压力波动，进而提高汽车的制动舒适性。

Description

一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法
技术领域
本发明涉及一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，属于汽车制动系统技术领域。
背景技术
随着汽车的轻量化，汽车制动系统也往高度集成方向发展。传统的制动系统的行车制动通常由制动踏板、真空助力泵、制动主缸ABS/ESP制动轮缸以及相应管路组成。整个系统较为复杂，且重量和体积大。且由于传统汽车制动系统的动力源为真空助力泵，助力来源为汽车发动机进气歧管与大气压的压差，而电动汽车不存在发动机，混合动力汽车的发动机的则为间歇性工作，因此传统制动系统不适用于电动汽车和混合动力汽车。故国外的一些汽车零配件企业在制动系统的轻量化和集成化方向投入大量人力物力，以体积小重量轻的电机取代真空助力泵，并将实现ABS/ESP功能的液压控制单元集成在一块电磁阀板上，研发出了解耦式电子液压制动系统。
解耦式电子液压制动系统的压力控制是其实现基本制动功能的基础，也是实现汽车稳定性控制以及自动驾驶的速度控制的基础，因此将制动压力响应控制在目标值以内是解耦式电子液压制动系统的重中之重。因为制动过程中过大的压力超调量，会造成的减速度波动过大，进而引起整车的频繁点头，容易造成驾驶员的心理恐慌。液压力的响应时间直接影响制动距离的长短，决定汽车的制动安全性，故需要对液压力进行控制，以达到压力超调量小且响应速度快的增压效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，以使在驾驶员实施制动的时候，制动系统所建立压力直至达到目标压力的时间短，并且压力响应的超调量小，以保证解耦式电子液压制动系统的安全性和舒适性。
为实现以上目的，本发明采用如下技术：
一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，包括以下步骤：
(1)计算出解耦式电子液压制动系统的压力死区；
(2)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于压力死区范围内时的系统状态空间方程：
(3)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于增压范围时的系统状态空间方程：
(4)设计伺服主缸活塞处于压力死区范围的控制器；
(5)设计伺服主缸活塞处于非压力死区范围的控制器；
(6)采用饱和函数代替符号函数：式中为控制边界层厚度，为控制参数；
(7)控制参数的调整：根据外界干扰的大小调节控制参数D1和D2，D1和D2均为抗干扰系数；根据伺服主缸的增压性能目标调节控制参数c1、k1和c2、k2。
进一步地，所述的步骤(1)具体包括：
利用制动系统台架试验，测试出解耦式电子液压制动系统轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙xw0、轮缸活塞的面积Aw、伺服主缸的活塞面积As；
根据公式x's0＝xw0Aw/As，计算得到轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙造成的伺服主缸压力死区；
测量出伺服主缸活塞增压时的死区范围x″s0；根据公式xs0＝x's0+x″s0，计算得到解耦式电子液压制动系统的压力死区xs0。
进一步地，所述的步骤(2)具体包括：
定义系统的状态变量，x1为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角位移，x2为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角速度；
建立状态方程为y＝x1，Α1为状态矩阵，x1为变量矩阵，m为输入系数，u1为系统输入，d(t)为外界干扰：x＝[x1 x2]T，
进一步地，所述的步骤(3)中所建的系统状态空间方程为：
y＝x1，Α为状态矩阵，u为系统输入：
进一步地，所述步骤(4)具体包括：
定义切换函数式中c1和k1为待定控制参数；
定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D1为抗干扰系数。
进一步地，所述步骤(5)具体包括：
定义切换函数式中c2和k2为待定控制参数；
定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D2为抗干扰系数。
进一步地，所述步骤(2)和(3)的建立解耦式电子液压制动系统状态方程的方法为线性方法或非线性方法。
进一步地，所述步骤(4)的控制器采用余积分滑模控制器、PID控制器、模糊控制器或神经网络控制器。
进一步地，所述步骤(7)的控制参数调整通过二阶传递函数的相频特性来调整。
相比现有技术，本发明有以下积极效果：
1)汽车制动距离短。真空助力泵式制动系统在制动过程中，驾驶员踩下制动踏板后需要消除系统中的机械间隙才能建立压力，实现制动。由于驾驶员的坐姿，驾驶习惯，腿部力量等因素会对消除机械间隙的时间有重要的影响，因此在发生紧急状况需要全力制动时，由消除机械间隙时间和建压速度导致制动距离较长而降低了汽车的安全性。解耦式电子液压制动系统中的机械间隙主要为减速机构中的间隙，几乎可忽略不计；而伺服电机在接收到ECU信号后可快速增压。优化压力控制算法，可大大提高轮缸增压速度。此外，解耦式电子液压制动系统ECU可根据踏板位移传感信号检测驾驶员的制动意图，可在驾驶员紧急制动中由于心理惊慌，力量不够等原因造成踩下制动踏板行程不够的情况下，仍然全力制动。故解耦式电子液压制动系统的压力控制方法有助于减小制动距离，提高汽车的安全性。
2)协调控制再生制动和液压制动。电动汽车和混合动力汽车在制动过程中，采用再生制动和液压制动的复合制动可提高电池的续航里程。而再生制动力大小随着车速以及电池状态的改变而改变，在制动过程中为保持减速度稳定，需要实时调节液压制动力。传统真空助力泵式制动系统无法在制动踏板恒定的情况下实时调整液压制动力大小，而电子稳定系统的液压控制单元中的柱塞泵所建立的压力有限，且需要高速开关电磁阀来调整液压力，故可实现再生制动的范围有限。解耦式电子液压制动系统可通过压力控制方法来控制伺服电机以实时调整液压力大小，在再生制动介入后可实现无级调节液压制动力并且覆盖所有制动力范围，提高了制动能量回收率。
3)高级辅助驾驶系统和自动驾驶系统的执行层。高级辅助驾驶系统，ADAS(Advanced Driver Assistant System)和自动驾驶系统通过雷达、摄像头等感知原件实时采集车辆周围环境信息，由VCU(Vehicle Control Unit)对信息进行处理并决策，以指令的方式发送到执行层，如制动系统、转向系统等，实现整车的加减速、转向等动态行为。传统真空助力泵式制动系统，主动增压依赖于ESC系统中的柱塞泵，产生的最高压力有限，且响应时间长，与ADAS的兼容性不高。解耦式电子液压制动系统的压力控制方法可控制伺服电机作为动力源实现增压，在接收到ADAS制动指令后，可快速响应建压，产生精准的制动力实现整车减速。
附图说明
图1是本发明流程图。
图2是本发明的基于积分滑模控制器的压力控制效果图。
图3是本发明的基于积分滑模控制器的伺服主缸活塞位移控制效果图。
图4是本发明的基于PID控制器的压力控制效果图。
图5是本发明的基于PID控制器的伺服主缸活塞位移控制效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，一下结合附图并举实例对本发明做进一步详细描述。
一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，包括以下步骤：
(1)计算出解耦式电子液压制动系统的压力死区：利用制动系统台架试验，测试出解耦式电子液压制动系统轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙xw0＝0.1mm，轮缸活塞的面积Aw＝8.04×10-4mm2，伺服主缸的活塞面积As＝4.5×10-4；根据公式x's0＝xw0Aw/As＝0.18mm，计算得到轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙造成的伺服主缸压力死区；测量出伺服主缸活塞增压时的死区范围x″s0＝3mm；根据公式xs0＝x's0+x″s0，计算得到解耦式电子液压制动系统的压力死区xs0＝3.18mm，并换算到电机转子角位移θm0＝xs0·G＝14rad；
(2)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于压力死区范围内时的系统状态空间方程：定义系统的状态变量，x1为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角位移，x2为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角速度；状态方程为y＝x1，Α1为状态矩阵，x1为变量矩阵，m为输入系数，u1为系统输入，d(t)为外界干扰：x＝[x1x2]T，
(3)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于增压范围时的系统状态空间方程：y＝x1，Α为状态矩阵，u为系统输入：
(4)设计伺服主缸活塞处于压力死区范围的控制器：定义切换函数式中c1和k1为待定控制参数；定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D1为抗干扰系数；
(5)设计伺服主缸活塞处于非压力死区范围的控制器：定义切换函数式中c2和k2为待定控制参数；定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D2为抗干扰系数；
(6)如图1所示，在制动过程中，采取串级控制策略。伺服主缸活塞处于死区行程，即θm≤θm0时，以位置反馈对伺服主缸活塞位移进行控制；当活塞超过补偿孔，即θm>θm0时，以伺服主缸压力反馈进行控制。
(7)采用饱和函数代替符号函数：式中为控制边界层厚度，为控制参数；
(8)控制参数的调整：根据外界干扰的大小调节控制参数D1＝0.1和D2＝0.2；根据伺服主缸的增压性能目标调节控制参数c1＝38、k1＝986和c2＝280、k2＝35530。
以积分滑模控制器作为解耦式电子液压制动系统控制器的控制方法，图2和图3分别为伺服主缸压力和伺服主缸活塞位移的控制效果。
以PID控制器作为解耦式电子液压制动系统控制器的控制方法，图3和图4分别为伺服主缸压力和伺服主缸活塞位移的控制效果。
可以看出，本发明具有以下的积极效果：
1)有效减少解耦式解耦式电子液压制动系统的压力响应时间，进而提高汽车的制动安全性；
2)有效减少解耦式解耦式电子液压制动系统的压力超调量和压力波动，进而提高汽车的制动舒适性。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)计算出解耦式电子液压制动系统的压力死区；
(2)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于压力死区范围内时的系统状态空间方程：
(3)建立解耦式电子液压制动系统在伺服主缸活塞处于增压范围时的系统状态空间方程：
(4)设计伺服主缸活塞处于压力死区范围的控制器；
(5)设计伺服主缸活塞处于非压力死区范围的控制器；
(6)采用饱和函数代替符号函数：式中为控制边界层厚度，为控制参数；
(7)控制参数的调整：根据外界干扰的大小调节控制参数D1和D2，D1和D2均为抗干扰系数；根据伺服主缸的增压性能目标调节控制参数c1、k1和c2、k2。
2.根据权利要求1所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括：
利用制动系统台架试验，测试出解耦式电子液压制动系统轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙xw0、轮缸活塞的面积Aw、伺服主缸的活塞面积As；
根据公式x's0＝xw0Aw/As，计算得到轮缸摩擦垫与制动盘之间的工作间隙造成的伺服主缸压力死区；
测量出伺服主缸活塞增压时的死区范围x″s0；根据公式xs0＝x's0+x″s0，计算得到解耦式电子液压制动系统的压力死区xs0。
3.根据权利要求1所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括：
定义系统的状态变量，x1为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角位移，x2为解耦式电子液压制动系统伺服电机转子的角速度；
建立状态方程为y＝x1，Α1为状态矩阵，x1为变量矩阵，m为输入系数，u1为系统输入，d(t)为外界干扰：x＝[x1 x2]T，
4.根据权利要求3所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中所建的系统状态空间方程为：
y＝x1，Α为状态矩阵，u为系统输入：
5.根据权利要求4所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括：
定义切换函数式中c1和k1为待定控制参数；
定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D1为抗干扰系数。
6.根据权利要求5所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于：所述步骤(5)具体包括：
定义切换函数式中c2和k2为待定控制参数；
定义李雅普诺夫函数根据李雅普诺夫稳定性要求计算得到系统的输入为式中D2为抗干扰系数。
7.根据权利要求1所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于：所述步骤(2)和(3)的建立解耦式电子液压制动系统状态方程的方法为线性方法或非线性方法。
8.根据权利要求1所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于：所述步骤(4)的控制器采用余积分滑模控制器、PID控制器、模糊控制器或神经网络控制器。
9.根据权利要求1所属的解耦式电子液压制动系统压力控制方法，其特征在于：所述步骤(7)的控制参数调整通过二阶传递函数的相频特性来调整。
CN201810987791.XA 2018-08-28 2018-08-28 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法 Pending CN109177958A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810987791.XA CN109177958A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810987791.XA CN109177958A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109177958A true CN109177958A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64916467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810987791.XA Pending CN109177958A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109177958A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112277917A (zh) * 2020-09-28 2021-01-29 万向钱潮股份有限公司 一种解耦式Qbooster系统制动助力的控制方法
CN113602274A (zh) * 2021-08-30 2021-11-05 吉林大学 一种基于电控助力制动的智能车辆纵向运动控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090634A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社アドヴィックス 車両用制動装置
CN107415917A (zh) * 2017-08-28 2017-12-01 华南理工大学 一种集成电子驻车制动的电子液压制动系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090634A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社アドヴィックス 車両用制動装置
CN107415917A (zh) * 2017-08-28 2017-12-01 华南理工大学 一种集成电子驻车制动的电子液压制动系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FABIO TODESCHINI，等: "Adaptive Cascade Control of a Brake-By-Wire Actuator for Sport Motorcycles", 《IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS》 *
FABIO TODESCHINI,等: "Nonlinear Pressure Control for BBW Systems via Dead-Zone and Antiwindup Compensation", 《IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY》 *
余卓平，等: "电子液压制动系统液压力控制发展现状综述", 《机械工程学报》 *
余卓平，等: "电液制动系统液压力控制", 《控制理论与应用》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112277917A (zh) * 2020-09-28 2021-01-29 万向钱潮股份有限公司 一种解耦式Qbooster系统制动助力的控制方法
CN112277917B (zh) * 2020-09-28 2024-02-23 万向钱潮股份公司 一种解耦式Qbooster系统制动助力的控制方法
CN113602274A (zh) * 2021-08-30 2021-11-05 吉林大学 一种基于电控助力制动的智能车辆纵向运动控制方法
CN113602274B (zh) * 2021-08-30 2024-04-19 吉林大学 一种基于电控助力制动的智能车辆纵向运动控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106891878B (zh) 一种改进主缸的电机驱动电子液压制动系统
US10703208B2 (en) Braking control system and method for eco-friendly vehicle
US8959909B2 (en) Vehicle brake system
US8538653B2 (en) Brake control apparatus
Yong et al. Design and validation of an electro-hydraulic brake system using hardware-in-the-loop real-time simulation
CN204567654U (zh) 电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统
CN108162941B (zh) 一种ehb电液制动系统制动控制方法
CN103010199B (zh) 一种汽车线控制动系统
CN101793275A (zh) 高精度液压伺服控制系统
CN108501909A (zh) 一种基于集成式电子液压制动系统的车辆制动防抱死方法
CN109177958A (zh) 一种解耦式电子液压制动系统的压力控制方法
JPS61163050A (ja) 倍力装置
CN102294997A (zh) 汽车制动踏板感觉模拟器
CN107672573A (zh) 车辆制动力修正控制设备、方法以及车辆
CN109910851A (zh) 基于iehb的滑移率与加速度联合的防抱死控制方法及系统
CN108528419B (zh) 一种面向全制动工况的车辆线控制动系统的双环预测控制方法
Wang et al. Model establishment of body attitude adjustment system based on Backstepping control algorithm and automatic leveling technology
CN108944865A (zh) 新能源车辆的制动系统及其制动方法
CN103171545B (zh) 一种汽车油门和制动集成控制系统及控制方法
CN110161876A (zh) 一种电动助力制动系统制动踏板反馈的优化方法
CN109733356A (zh) 力模拟器及其构成的电子液压制动系统
CN205971271U (zh) 一种基于电动主缸与epb协同工作的串行制动系统
Wu et al. Active braking of an electronic brake booster facing intelligent automobile
CN108545072A (zh) 液压制动助力机构及其助力调节方法
Li et al. Co-simulation research of integrated electro-hydraulic braking system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111