CN110254425A - 一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及其系统,包括：激活定速巡航功能，由控制模块计算虚拟油门踏板；根据虚拟油门踏板进行扭矩解析，计算整车驱动扭矩，扭矩衔接平顺；当巡航目标车速大于当前实际车速时，模拟驾驶员加大虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；当巡航目标车速小于当前实际车速时，模拟驾驶员减小虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；当前实际车速接近目标车速时，通过闭环的PI控制使车辆实际车速稳定平缓。本发明的方案控制清晰方便明了，借助开环+闭环的自适应控制，模拟驾驶员操作踏板控制车辆行驶，控制个性化、人性化和智能化；通过模拟驾驶员踏板控制车辆扭矩平顺，车辆更加舒适性；可简化实车标定工作。
Description
技术领域
本发明涉汽车定速巡航领域，尤指一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及系统。
背景技术
定速巡航是一种降低驾驶员在长途驾车时疲劳程度的一种功能。使用该功能时，驾驶者可依据路况条件选定车速，通过点动开关启动定巡航系统替代油门脚踏控制。并根据坡道、路况对车速的影响，自动调节发动机控制扭矩，车辆实现自动定速行驶。
目前，大部分定速巡航控制都是基于车速和加速度闭环控制，例如公开号为CN109050532A，发明名称为《一种应用于纯电动汽车的定速巡航控制系统及控制方法》。其是首先通过激活车辆巡航功能，获取巡航目标车速；然后根据巡航目标车速，确定车辆达到目标车速所需目标加速度；并根据期望的目标加速度，确定车辆的目标扭矩。其是将巡航需求车速和当前车速作PID闭环调节，输出给电机扭矩命令，使车辆按照期望的巡航车速匀速行驶。由于这种定速巡航的控制方法是直接对加速度控制，对加速度算法要求较高，对车辆的重量和路面非常敏感，并且控制方法相对复杂，并且对标定要求很高，很难达到车辆驾驶一致性、舒适性和人性智能化。
发明内容
为解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种控制清晰方便明了，实施简便的定速巡航方法及系统。次要目的是提供一种控制个性化、人性化和智能化的方法及系统。使其能模拟驾驶员踩油门踏板的习惯来实现控制定速巡航，并可以使车辆在自动行驶的过程中更接近人的驾驶习惯，使车辆更具人性化、个性化和智能化。
为此本发明公开了一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法,其方法如下：
1)激活定速巡航功能，由控制模块计算虚拟油门踏板；
2)根据虚拟油门踏板进行扭矩解析，计算整车驱动扭矩，扭矩衔接平顺；
3)当巡航目标车速大于当前实际车速时，模拟驾驶员加大虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
4)当巡航目标车速小于当前实际车速时，模拟驾驶员减小虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
5)当前实际车速接近目标车速时，通过闭环的PI控制使车辆实际车速稳定平缓。
其中较佳的是：
步骤1)中控制模块计算虚拟油门踏板的具体步骤如下：
1.1通过目标车速和实际车速确定期望目标虚拟油门开度；
1.2对期望目标虚拟油门开度通过限制和斜率控制模块进行修正，计算出最终用于驱动控制的目标虚拟油门开度。限制模块以保证目标虚拟油门开度在0～100％范围内，斜率控制模块以对其变化进行平缓过度，保证整车驾驶性。
3、根据权利要求1所述的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法，其特征在于，步骤5)的具体方法为：
5.1由实际车速和目标车速计算出绝对速度差，速度差通过巡航目标车速和实际车速相减计算得到；
5.2当绝对速度差小于一设定值时，激活闭环PI控制。
较佳的：步骤5.2所述的PI控制步骤如下：
5.2.1所述速度差为正时，说明实际车速低于目标车速，并根据巡航目标车速给定PI控制参数；
5.2.2所述速度差为负时，说明实际车速高于目标车速，并根据巡航目标车速给定单I控制参数；
5.2.3根据速度差得出的虚拟油门开度，上述的虚拟油门开度叠加得出总虚拟油门开度；
5.2.4通过限值和斜率控制模块计算出目标总虚拟油门开度；
5.2.5根据目标总虚拟油门开度，通过踏板扭矩解析模块，确定车辆所需目标扭矩；
5.2.6由控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。
其中的设定值可为2km/h。
本发明有益效果在于，借助上述技术方案，本发明的模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及系统具有如下特点：
1.控制清晰方便明了，开环+闭环的自适应控制；
2.模拟驾驶员操作踏板控制车辆行驶，控制个性化、人性化和智能化；
3.通过模拟驾驶员踏板控制车辆扭矩平顺，车辆更加舒适性；
4.可简化实车标定工作。
附图说明
图1本发明的一具体实施例的定速巡航仿真分析曲线；
图2本发明的控制示意图；
图3为本发明的控制流程图；
图4为本发明的开环控制虚拟开度二维图；
图5为本发明一具体实施例的整车巡航实采数据。
图6为闭环PI控制参数。
其中：a,c模拟驾驶开环控制阶段，b、d闭环控制阶段。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
本发明的构思在于，将问题简化，采用模拟驾驶员踩油门踏板的习惯来实现控制定速巡航可以使车辆在自动行驶的过程中更接近人的驾驶习惯，使车辆更具人性化、个性化和智能化。
其中，所述的定速巡航控制模拟驾驶员的驾驶习惯，是通过模拟驾驶员对踏板操作以实现驾驶员对车型行驶需求；经分析驾驶员对对踏板操作规律，本发明采用的控制方法是通过开环控制加闭环控制的方式，开环控制以快速接近需求目标，闭环控制以达到或稳定需求目标。
一、该系统主要包括：
定速巡航开关，用于激活激活定速巡航并输入巡航目标车速。
车辆差速模块，其接收车辆实际车速和巡航目标车速，并根据实际车速和目标车速计算出绝对速度差，然后做逻辑判断该绝对速度差是否大于一设定值，如果结果是“是”，输出控制信号给开环控制模块，如果为“否”，即为快接近目标车速时，输出控制信号给闭环控制模块，如图3所示，该开环控制模块或闭环控制模块输出虚拟开度信号给踏板扭矩解析模块，该踏板扭矩解析模块，根据所述信号确定车辆所需目标扭矩，控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。
二、该控制方法主要包括：
在确认了定速巡航功能被使能后，获取巡航目标车速，然后在初始阶段采用开环控制，采用通过限值和斜率控制模块计算出目标虚拟油门开度，使得车速按照设定速率向着目标车速靠近；当前实际车速快接近目标车速时进入闭环控制模式，以能柔和且精准的控制车速，使车辆更具人性化、个性化和智能化。其主要策略如下：
1、通过给定一定油门开度，使车辆行驶到一定车速；
2、当激活定速巡航功能，控制模块计算虚拟油门踏板；
3、虚拟油门踏板进行扭矩解析，计算整车驱动扭矩，扭矩衔接平顺；
4、当巡航目标车速大于当前实际车速时，会模拟驾驶员加大虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
5、当巡航目标车速小于当前实际车速时，会模拟驾驶员减小虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
6、当快接近目标车速时，通过闭环的PI控制使车辆实际车速稳定平缓。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在该具体实施例中，首先通过建立整车驱动模型，对定速巡航进行仿真分析，其仿真结果如图1所示。
请参见图1-3，图1是本发明一实施例的定速巡航仿真分析的信号图，分别为巡航使能信号、实际车速与目标车速、轮边扭矩、实际踏板与虚拟油门开度的巡航踏板。
图2为本发明的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及系统的控制模式示意图；如图所示，根据目标车速与实际车速的关系，本发明的控制方法曲线可分为a、b、c、d段，其中a、c段为模拟驾驶阶段，目标车速与实际车速相差较大，采用开环控制；b、d为PI控制阶段，目标车速与实际车速将接近，采用闭环控制。
图3为本发明的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法及系统控制流程图。
其具体步骤如下：
1、通过给定一定油门开度，使车辆行驶到一定车速；
2、当激活定速巡航功能，控制模块计算虚拟油门踏板：
参见图3，此步骤是当整车系统的巡航按钮被按下时，车辆收到巡航目标车速，并检测到车辆实际车速(该车速可由车辆控制系统提供，亦可由专门测速系统提供)，计算出虚拟开度，此时可由车速差值模块通过目标车速和实际车速运算得到车速差；此时判断绝对速度差是否大于一设定值，如果结果是“是”，进入开环控制，如图4所示，图4为开环控制虚拟开度二维图；如果为“否”，即为快接近目标车速时，则进入闭环控制，通过闭环的PI控制是使车辆实际车速稳定平缓，参见图6。
在该步骤中，当巡航目标车速大于当前实际车速时，会模拟驾驶员加大虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
而当巡航目标车速小于当前实际车速时，会模拟驾驶员减小虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
3、虚拟油门踏板进行扭矩解析，计算整车驱动扭矩，扭矩衔接平顺：
此步骤是通过踏板扭矩解析模块，确定车辆所需目标扭矩，控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。可参见如图5所示，其为本发明一具体实施例的整车巡航实采数据。
其步骤可描述如下：
1、车辆行驶激活定速巡航功能，获取巡航目标车速；
2、获取车辆实际车速，通过目标车速和实际车速确定期望目标虚拟油门开度；
3、对期望目标虚拟油门开度通过限制和斜率控制模块进行修正，计算出最终用于驱动控制的目标虚拟油门开度。限制模块以保证目标虚拟油门开度在0～100％范围内，斜率控制模块以对其变化进行平缓过度，保证整车驾驶性；
4、根据3中的驱动控制的目标虚拟油门开度通过踏板扭矩解析模块，确定车辆所需目标扭矩；
5、控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速；
6、在当前实际车速快接近目标车速(比如在目标车速2km/h)时，根据实际车速和目标车速计算绝对速度差；
7、根据绝对速度差，在小于一定值(比如2km/h)时，激活闭环PI控制；
8、在PI控制中，控制对象为速度差(该速度差为目标车速减去当前实际车速得到)，控制目标得出虚拟踏板开度，上下限值为一定值(如正负30这个上下限值一般为上限100，下限-100；例如可以当绝对速度差小于2km/h时，激活PI控制模块，PI控制的限值在正负30；也可以当绝对速度差小于5km/h时，激活PI控制模块，PI控制的限值比如在正负50；主要根据激活PI控制使能的绝对速度差大小来决定)；速度差通过巡航目标车速和实际车速相减计算得到；
9、当7中所述的速度差为正时，说明实际车速低于目标车速，并根据巡航目标车速给定PI控制参数；
10、当7中所述的速度差为负时，说明实际车速高于目标车速，并根据巡航目标车速给定单I控制参数；
11、根据7中控制得出的虚拟油门开度，与2中的虚拟油门开度叠加得出总虚拟油门开度；
12、根据11中的总虚拟油门开度，通过限值和斜率控制模块计算出目标总虚拟油门开度；
13、根据12中的目标总虚拟油门开度，通过踏板扭矩解析模块，确定车辆所需目标扭矩；
14、控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。
综上所述，本发明的模拟驾驶员踏板控制的定速巡航系统具有如下特点：
1、控制清晰方便明了，开环+闭环的自适应控制；
2、模拟驾驶员操作踏板控制车辆行驶，控制个性化、人性化和智能化；
3、通过模拟驾驶员踏板控制车辆扭矩平顺，车辆更加舒适性；
4、可简化实车标定工作.
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法,其特征在于，其方法如下：
1)激活定速巡航功能，由控制模块计算虚拟油门踏板；
2)根据虚拟油门踏板进行扭矩解析，计算整车驱动扭矩，扭矩衔接平顺；
3)当巡航目标车速大于当前实际车速时，模拟驾驶员加大虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
4)当巡航目标车速小于当前实际车速时，模拟驾驶员减小虚拟油门踏板开度，使车辆快速接近目标车速；
5)当前实际车速接近目标车速时，通过闭环的PI控制使车辆实际车速稳定平缓。
2.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法，其特征在于，步骤1)中控制模块计算虚拟油门踏板的具体步骤如下：
1.1通过目标车速和实际车速确定期望目标虚拟油门开度；
1.2对期望目标虚拟油门开度通过限制和斜率控制模块进行修正，计算出最终用于驱动控制的目标虚拟油门开度；限制模块以保证目标虚拟油门开度在0～100％范围内，斜率控制模块以对其变化进行平缓过度，保证整车驾驶性。
3.根据权利要求1所述的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法，其特征在于，步骤5)的具体方法为：
5.1由实际车速和目标车速计算出绝对速度差，速度差通过巡航目标车速和实际车速相减计算得到；
5.2当绝对速度差小于一设定值时，激活闭环PI控制。
4.根据权利要求3所述的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法，其特征在于：步骤5.2所述的PI控制步骤如下：
5.2.1所述速度差为正时，说明实际车速低于目标车速，并根据巡航目标车速给定PI控制参数；
5.2.2所述速度差为负时，说明实际车速高于目标车速，并根据巡航目标车速给定单I控制参数；
5.2.3根据速度差得出的虚拟油门开度，上述的虚拟油门开度叠加得出总虚拟油门开度；
5.2.4通过限值和斜率控制模块计算出目标总虚拟油门开度；
5.2.5根据目标总虚拟油门开度，通过踏板扭矩解析模块，确定车辆所需目标扭矩；
5.2.6由控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。
5.根据权利要求3或4所述的一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航方法，其特征在于：所述设定值为2km/h。
6.一种模拟驾驶员踏板控制的定速巡航系统,其特征在于，包含：
定速巡航开关、车辆差速模块、开环控制模块、闭环控制模块、踏板扭矩解析模块及动力系统；其中：
定速巡航开关，用于激活激活定速巡航并输入巡航目标车速；
车辆差速模块，与车速传感电路及定速巡航开关连接以接收车辆实际车速和巡航目标车速，并根据实际车速和目标车速计算出绝对速度差，然后做逻辑判断该绝对速度差是否大于一设定值，如果结果是“是”，输出控制信号给开环控制模块，如果为“否”，即为快接近目标车速时，输出控制信号给闭环控制模块，该开环控制模块或闭环控制模块输出虚拟开度信号给踏板扭矩解析模块，该踏板扭矩解析模块，根据所述信号确定车辆所需目标扭矩，控制动力系统输出目标扭矩，以驱动车辆行驶接近目标车速。
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