CN110834544B - 一种基于模糊-pi复合控制的纯电动汽车恒流控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于模糊‑PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统和方法，该系统包括目标电流采集单元、输出电电流采集单元、比较单元、模糊控制器、PI控制器、再生制动控制单元、电机控制器、超级电容和电机控制器；比较单元分别与目标电流采集单元和输出电流采集单元电连接；比较单元分别与模糊控制器和PI控制器电连接；模糊控制器用于通过模糊控制算法输出第一控制信号；PI控制器用于通过PI控制算法输出第二控制信号；模糊控制器和PI控制器均与再生制动控制单元电连接；电机控制器和超级电容均与再生制动控制单元电连接；再生控制主电路用于根据第一控制信号或第二控制信号给电机控制器供电。本发明能使得制动更加平稳。

Description

一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统和 方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统和方法。
背景技术
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源，随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视，新能源汽车是新能源应用的一种形式，又称电动汽车，是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，电动汽车的种类包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车，但是现阶段动力电池性能仍然存在技术瓶颈，随着动力电池性能的衰退，纯电动汽车续航里程发生明显缩短，尤其是在频繁起步、加速、制动等城市行驶工况下，电动汽车的能耗增加、续航里程明显缩短，严重限制了纯电动汽车的使用，同时，人们在刹车过程中，常常会出现制动不平衡的现象，从而降低了刹车效果，提高了行车危险性，为此，我们提出一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，用于通过超级电容回收制动能量的纯电动汽车；
其中，包括目标电流采集单元、输出电电流采集单元、比较单元、模糊控制器、PI控制器、再生制动控制单元、电机控制器、超级电容和电机控制器；
所述比较单元分别与所述目标电流采集单元和所述输出电流采集单元电连接；所述目标电流采集单元用于根据制动信号计算制动时的目标电流，所述输出电流采集单元用于采集所述再生制动控制单元所产生的电流；所述比较单元用于计算所述目标电流与所述输出电流的第一差值的绝对值；
所述比较单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接；
所述模糊控制器用于在所述第一差值的绝对值大于或等于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过模糊控制算法输出第一控制信号；
所述PI控制器用于在所述第一差值的绝对值小于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过PI控制算法输出第二控制信号；
所述模糊控制器和所述PI控制器均与所述再生制动控制单元电连接；所述电机控制器和所述超级电容均与所述再生制动控制单元电连接；
所述再生控制主电路用于根据所述第一控制信号或所述第二控制信号给所述电机控制器供电。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其中，可选的是，所述目标电流采集单元包括角度传感器和第一信号调理单元；
所述角度传感器与所述第一信号调理电连接，所述角度传感器用于采集制动踏板转在制动时转过的角度；所述第一信号调理单元用于根据所述角度传感器采集到的角度计算所述目标电流。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其中，可选的是，还包括信号调制单元，所述信号调制单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接，所述信号调制单元用于将所述第二控制信号和所述第二控制信号调制成PWM脉冲信号。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其中，可选的是，还包括第二信号调理单元和IGBT驱动单元，所述第二信号调理单元与所述信号调制单元电连接，所述IGBT驱动单元与所述第二信号调理单元电连接，所述再生制动控制单元与所述第二信号调理单元电连接。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其中，可选的是，所述输出电流采集单元包括电流传感器和第三信号调理单元；
所述电流传感器用于采集所述再生控制主电路与所述电机控制器之间电流，所述第三信号调理单元与所述比较单元电连接。
本发明还提出了一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制方法，其中，包括如下步骤：
S1，获取目标电流和输出电流；
S2，计算所述输出电流与所述目标电流的差值的绝对值；
S3，将所述差值的绝对值与阈值比较，并根据比较结果选择控制方法；
S4，按所选择的控制方法计算并输出用于控制输出电流的控制信号。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制方法，其中，可选的是，步骤S1具体包括：
S101，获取制动踏板转过的角度；
S102，计算所述角度对应的目标电流；
S103，检测再生制动控制单元的输出电流。
如上所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制方法，其中，可选的是，步骤S3具体包括：
S301，判断所述差值的绝对值是否大于所述阈值；
S302，如果是，选择模糊控制算法；
S303，如果否，选择PI控制算法。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过采集制动踏板的转角信号，能够计算得到驾驶员所需的目标电流，采用相应的控制算法来控制PMM脉冲信号的输出，从而得到再生制动控制单元的输出端电流和目标电流的偏差，当偏差大于其偏差阈值|e0|时，选择模糊控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流能够迅速达到目标电流，以使制动踏板由很快的响应速度，提高制动安全性，当电流偏差小于其偏差阈值|e0|时，采用PI控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流在恒电流制动时波动较小，使得制动更加平衡，让驾驶员获得更好的制动感觉。
附图说明
图1为本发明提出的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统的结构框图。
图2为本发明提出的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制方法的步骤流程图；
图3为步骤S1的具体步骤流程图；
图4为步骤S3的具体步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参照图1，本发明提出了一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，用于通过超级电容回收制动能量的纯电动汽车；
其中，包括目标电流采集单元、输出电电流采集单元、比较单元、模糊控制器、PI控制器、再生制动控制单元、电机控制器、超级电容和电机控制器；
所述比较单元分别与所述目标电流采集单元和所述输出电流采集单元电连接；所述目标电流采集单元用于根据制动信号计算制动时的目标电流，所述输出电流采集单元用于采集所述再生制动控制单元所产生的电流；所述比较单元用于计算所述目标电流与所述输出电流的第一差值的绝对值；
所述比较单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接；
所述模糊控制器用于在所述第一差值的绝对值大于或等于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过模糊控制算法输出第一控制信号；
所述PI控制器用于在所述第一差值的绝对值小于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过PI控制算法输出第二控制信号；
所述模糊控制器和所述PI控制器均与所述再生制动控制单元电连接；所述电机控制器和所述超级电容均与所述再生制动控制单元电连接；
所述再生控制主电路用于根据所述第一控制信号或所述第二控制信号给所述电机控制器供电。
如此，在输出电流与目标电流的差值较大时，能够利用模糊控制算法快速调整输出电流，使输出电流能够快速达到目标电流，以提高响应速度，提高制动安全性。在输出电流与目标电流的差值较小时，能够利用PI控制算法进行调节，使再生制动控制单元的电枢电流在恒流制动时波动较小，使得制动更加平稳，让驾驶员获得更好的制动感觉。
作为一种较佳的实施方式，所述目标电流采集单元包括角度传感器和第一信号调理单元；所述角度传感器与所述第一信号调理电连接，所述角度传感器用于采集制动踏板转在制动时转过的角度；所述第一信号调理单元用于根据所述角度传感器采集到的角度计算所述目标电流。如此，便于根据制动踏板的转角来获得目标电流。
作为一种较佳的实施方式，还包括信号调制单元，所述信号调制单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接，所述信号调制单元用于将所述第二控制信号和所述第二控制信号调制成PWM脉冲信号。通过PWM脉冲信号便于控制再生制动控制单元的输出信号。
作为一种较佳的实施方式，还包括第二信号调理单元和IGBT驱动单元，所述第二信号调理单元与所述信号调制单元电连接，所述IGBT驱动单元与所述第二信号调理单元电连接，所述再生制动控制单元与所述第二信号调理单元电连接。
作为一种较佳的实施方式，所述输出电流采集单元包括电流传感器和第三信号调理单元；所述电流传感器用于采集所述再生控制主电路与所述电机控制器之间电流，所述第三信号调理单元与所述比较单元电连接。如此，便于通过第三信号调理单元将电流传感器输的检测结果转化为比较单元可识别的信号类型。
请参照图2到图4，本实施还提出了一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制方法，其中，包括如下步骤：
S1，获取目标电流和输出电流；步骤S1具体包括：S101，获取制动踏板转过的角度；S102，计算所述角度对应的目标电流；S103，检测再生制动控制单元的输出电流。如此，能够准确得出目标电流。S2，计算所述输出电流与所述目标电流的差值的绝对值；S3，将所述差值的绝对值与阈值比较，并根据比较结果选择控制方法；如此，能够根据不同的需要来选择不同的控制方法，具体地，包括：S301，判断所述差值的绝对值是否大于所述阈值；S302，如果是，选择模糊控制算法；S303，如果否，选择PI控制算法。通过采集制动踏板的转角信号，能够计算得到驾驶员所需的目标电流，采用相应的控制算法来控制PMM脉冲信号的输出，从而得到再生制动控制单元的输出端电流和目标电流的偏差，当电流偏差大于其偏差阈值|e0|时，选择模糊控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流能够迅速达到目标电流，以使制动踏板由很快的响应速度，提高制动安全性，当电流偏差小于其偏差阈值|e0|时，采用PI控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流在恒电流制动时波动较小，使得制动更加平衡，让驾驶员获得更好的制动感觉。S4，按所选择的控制方法计算并输出用于控制输出电流的控制信号。
实施例2
请参阅图1，一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，包括制动踏板和角度传感器，制动踏板的输出端与角度传感器的输入端连接；本系统还包括第三信号调理单元和再生制动控制器，第三信号调理单元与再生制动控制器的输入端连接，且再生制动控制器的输出端与模糊控制器和PI控制器的输入端连接，模糊控制器和PI控制器的输出端与信号调制单元的输入端连接，且信号调制单元的输出端与第二信号调理单元的输入端连接，第二信号调理单元的输出端与IGBT驱动单元的输入端连接，且IGBT驱动单元的输出端与再生制动控制单元的输入端连接，再生制动控制单元的另一个输入端还与超级电容的输出端连接，再生制动控制单元与电机控制器和信号调理单元的输入端连接，且第一信号调理单元的输出端还与再生制动控制器的输入端连接，通过采集制动踏板的转角信号，能够计算得到驾驶员所需的目标电流，采用相应的控制算法来控制PMM脉冲信号的输出，从而得到再生制动控制单元的输出端电流和目标电流的偏差，当电流偏差大于其偏差阈值|e0|时，选择模糊控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流能够迅速达到目标电流，以使制动踏板由很快的响应速度，提高制动安全性，当电流偏差小于其偏差阈值|e0|时，采用PI控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流在恒电流制动时波动较小，使得制动更加平衡，让驾驶员获得更好的制动感觉。
本实施例还提出了一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制的方法，其方法包括以下步骤：
A、通过采集制动踏板的转角信号，能够计算得到驾驶员所需的目标电流；
B、采用相应的控制算法来控制PMM脉冲信号的输出，从而得到再生制动控制单元的输出端电流和目标电流的偏差；
C、当电流偏差大于其偏差阈值|e0|时，选择模糊控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流能够迅速达到目标电流，以使制动踏板由很快的响应速度，提高制动安全性；
D、当电流偏差小于其偏差阈值|e0|时，采用PI控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流在恒电流制动时波动较小，使得制动更加平衡，让驾驶员获得更好的制动感觉。
使用时，通过采集制动踏板的转角信号，能够计算得到驾驶员所需的目标电流，采用相应的控制算法来控制PMM脉冲信号的输出，从而得到再生制动控制单元的输出端电流和目标电流的偏差，当电流偏差大于其偏差阈值|e0|时，选择模糊控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流能够迅速达到目标电流，以使制动踏板由很快的响应速度，提高制动安全性，当电流偏差小于其偏差阈值|e0|时，采用PI控制器对PMM脉冲宽度进行调制，使再生制动控制单元的电枢电流在恒电流制动时波动较小，使得制动更加平衡，让驾驶员获得更好的制动感觉。
本发明中涉及到的相关模块均为硬件发明模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本发明的改进之处；本发明的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对发明的整体的构造进行改进，以解决本发明所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，用于通过超级电容回收制动能量的纯电动汽车；
其特征在于，包括目标电流采集单元、输出电电流采集单元、比较单元、模糊控制器、PI控制器、再生制动控制单元、超级电容和电机控制器；
所述比较单元分别与所述目标电流采集单元和所述输出电流采集单元电连接；所述目标电流采集单元用于根据制动信号计算制动时的目标电流，所述输出电流采集单元用于采集所述再生制动控制单元所产生的输出电流；所述比较单元用于计算所述目标电流与所述输出电流的第一差值的绝对值；
所述比较单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接；
所述模糊控制器用于在所述第一差值的绝对值大于或等于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过模糊控制算法输出第一控制信号；
所述PI控制器用于在所述第一差值的绝对值小于预设的第二差值时，获取所述目标电流和所述输出电流，并通过PI控制算法输出第二控制信号；
所述模糊控制器和所述PI控制器均与所述再生制动控制单元电连接；所述电机控制器和所述超级电容均与所述再生制动控制单元电连接；
所述再生制动控制单元用于根据所述第一控制信号或所述第二控制信号给所述电机控制器供电; 还包括信号调制单元，所述信号调制单元分别与所述模糊控制器和所述PI控制器电连接，所述信号调制单元用于将所述第一控制信号和所述第二控制信号调制成PWM脉冲信号; 还包括第二信号调理单元和IGBT驱动单元，所述第二信号调理单元与所述信号调制单元电连接，所述IGBT驱动单元与所述第二信号调理单元电连接，所述再生制动控制单元与所述第二信号调理单元电连接。
2.根据权利要求1所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其特征在于，所述目标电流采集单元包括角度传感器和第一信号调理单元；
所述角度传感器与所述第一信号调理单元电连接，所述角度传感器用于采集制动踏板在制动时转过的角度；所述第一信号调理单元用于根据所述角度传感器采集到的角度计算所述目标电流。
3.根据权利要求1所述的基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统，其特征在于，所述输出电流采集单元包括电流传感器和第三信号调理单元；
所述电流传感器用于采集所述再生制动控制单元与所述电机控制器之间电流，所述第三信号调理单元与所述比较单元电连接。
4.一种采用如权利要求1所述的一种基于模糊-PI复合控制的纯电动汽车恒流控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，获取目标电流和输出电流；
S2，计算所述输出电流与所述目标电流的第一差值的绝对值；
S3，将所述第一差值的绝对值与所述第二差值比较，并根据比较结果选择控制算法；
S4，按所选择的控制算法计算并输出用于控制输出电流的控制信号。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
S101，获取制动踏板转过的角度；
S102，计算所述角度对应的目标电流；
S103，检测再生制动控制单元的输出电流。
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