CN111532255A - 一种油门控制方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种油门控制方法及终端，根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量；通过三级联控实现油门电机控制效果和发动机转速的关联，既考虑到发动机的性能，又考虑到驾驶效果，实现对油门的稳定控制，能够合理输出节气门开度，避免发动机异常轰油、发动机受损、影响发动机使用寿命等一系列不良影响，提升车辆机动性能，延长发动机使用寿命，减少故障率。

Description

一种油门控制方法及终端

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种油门控制方法及终端。

背景技术

油门踏板又称加速踏板，是柴油车燃料供给系的一部分。通过控制其踩踏量来控制发动机节气门开度以控制进气量，从而控制发动机的转速。

现有油门控制系统，虽然具有人为踏板和节气门开度很好的同步性，但这种同步性也存在缺陷，由于无人车使用环境恶劣，路面情况多为隔壁、沙漠，车身抖动严重，即使在人工驾驶情况下，人为控制油门同样会受抖动影响，无法准确控制，甚至出现加油门，车向前加速，人由于惯性向后，造成油门松开，车减速，人由于惯性向前，又加油门，反复如此，车身抖动不停。

无人驾驶柴油车采用直接控制发动机节气门开度方式来控制进气量，控制发动机的转速，如果是有人驾驶柴油车，人为操作会根据感觉判断油门控制量来做出相应控制，而无人驾驶无此控制效果，会出现明显控制异常，无法达到最佳油门控制效果，造油耗加大、发动机异常轰油、发动机受损、影响发动机使用寿命等等一系列不良影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种油门控制方法及终端，实现良好的油门控制效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种油门控制方法，包括步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种油门控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

本发明的有益效果在于：采用三级联控，一级控制：以外部输入的目标油门量信号作为电机控制目标，电机输出占空比作为输出信号，控制电机正反转，实现电机对油门控制量的执行；二级控制：以目标电机转速作为控制目标，电机输出占空比缩放比作为输出控制，控制电机的实时转速，实现电机对速度的控制；三级控制，以发动机转速作为控制目标，电机执行速度作为输出控制，影响电机到达执行目标的速度；通过上述三级联控实现油门电机控制效果和发动机转速的关联，既考虑到发动机的性能，又考虑到驾驶效果，实现对油门的稳定控制，能够合理输出节气门开度，避免发动机异常轰油、发动机受损、影响发动机使用寿命等一系列不良影响，提升车辆机动性能，延长发动机使用寿命，减少故障率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种油门控制方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种油门控制终端的结构示意图；

图3为本发明实施例的油门控制系统的结构框图；

图4为本发明实施例的不同档位下车辆驱动力与转速的对应关系示意图；

图5为本发明实施例的对油门进行三级联控的示意图；

图6为本发明实施例的根据目标油门量和实际油门量对油门进行控制的步骤流程图；

标号说明：

1、一种油门控制终端；2、存储器；3、处理器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种油门控制方法，包括步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用三级联控，一级控制：以外部输入的目标油门量信号作为电机控制目标，电机输出占空比作为输出信号，控制电机正反转，实现电机对控制量的执行；二级控制：以目标电机转速作为控制目标，电机输出占空比缩放比作为输出控制，控制电机的实时转速，实现电机对速度的控制；三级控制，以发动机转速作为控制目标，电机执行速度作为输出控制，影响电机到达执行目标的速度；通过上述三级联控实现油门电机控制效果和发动机转速的关联，既考虑到发动机的性能，又考虑到驾驶效果，实现对油门快速稳定控制，能够合理输出节气门开度，避免发动机异常轰油，发动机受损，影响发动机使用寿命等一系列不良影响，提升车辆机动性能，延长发动机使用寿命，减少故障率。

进一步的，所述S1包括：

根据所述发动机目标转速和发动机当前转速确定发动机转速偏差；

根据所述发动机转速偏差确定发动机转速积分和发动机转速差分；

根据所述发动机转速偏差、发动机转速积分和发动机转速差分确定所述油门电机目标转速。

由上述描述可知，根据发动机转速偏差及其积分、差分能够快速、准确、稳定地获得油门电机目标转速，并且能够对电机到达目标转速地速度进行控制。

进一步的，所述S2包括：

根据油门电机角度变化确定所述油门电机当前转速；

根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定电机转速偏差；

根据所述电机转速偏差采用增量式PID控制法确定出占空比缩放因子增量；

根据所述占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子。

由上述描述可知，根据电机转速偏差采用增量式PID控制法能够快速确定占空比缩放因子增量，并根据占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子，实现电机对转速的控制。

进一步的，所述S3中所述根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比包括：

根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机角度偏差；

根据所述电机角度偏差确定电机角度积分和电机角度差分；

根据所述电机角度偏差、电机角度积分和电机角度差分确定所述电机占空比。

由上述描述可知，根据电机角度偏差及其积分、差分能够快速、准确、稳定地确定出电机占空比，根据占空比控制电机正反转，实现电机对油门控制量的执行。

进一步的，所述S4之后还包括：

S5、根据所述目标油门量和实际油门量对油门进行控制：

S51、判断所述目标油门量是否为零，若是，则以第一预设电机转速执行油门回零，否则，执行S52；

S52、获取当前油门量，判断所述当前油门量是否小于所述目标油门量，若否，执行S53，否则，执行S54；

S53、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若是，则执行S55，否则，执行S56；

S54、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若否，则执行S55，否则，执行S56；

S55、以第二预设电机转速执行到所述目标油门量；

S56、以第三预设电机转速执行到所述目标油门量；

所述第一预设电机转速大于所述第三预设电机转速，所述第三预设电机转速大于所述第二预设电机转速。

由上述描述可知，在确定出实际油门量对油门进行控制时，考虑目标油门量以及油门电机当前转速，在油门控制过程中，快速向最大驱动力的转速方向运动，抑制向非最大驱动力方向运动，从而大部分时间保持在最大驱动力的油门量，最优化油门控制，使车辆提速快而稳定。

请参照图2，一种油门控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用三级联控，一级控制：以外部输入的目标油门量信号作为电机控制目标，电机输出占空比作为输出信号，控制电机正反转，实现电机对控制量的执行；二级控制：以目标电机转速作为控制目标，电机输出占空比缩放比作为输出控制，控制电机的实时转速，实现电机对速度的控制；三级控制，以发动机转速作为控制目标，电机执行速度作为输出控制，影响电机到达执行目标的速度；通过上述三级联控实现油门电机控制效果和发动机转速的关联，既考虑到发动机的性能，又考虑到驾驶效果，实现对油门快速稳定控制，能够合理输出节气门开度，避免发动机异常轰油，发动机受损，影响发动机使用寿命等一系列不良影响，提升车辆机动性能，延长发动机使用寿命，减少故障率。

进一步的，所述S1包括：

根据所述发动机目标转速和发动机当前转速确定发动机转速偏差；

根据所述发动机转速偏差确定发动机转速积分和发动机转速差分；

根据所述发动机转速偏差、发动机转速积分和发动机转速差分确定所述油门电机目标转速。

由上述描述可知，根据发动机转速偏差及其积分、差分能够快速、准确、稳定地获得油门电机目标转速，并且能够对电机到达目标转速地速度进行控制。

进一步的，所述S2包括：

根据油门电机角度变化确定所述油门电机当前转速；

根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定电机转速偏差；

根据所述电机转速偏差采用增量式PID控制法确定出占空比缩放因子增量；

根据所述占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子。

由上述描述可知，根据电机转速偏差采用增量式PID控制法能够快速确定占空比缩放因子增量，并根据占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子，实现电机对转速的控制。

进一步的，所述S3中所述根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比包括：

根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机角度偏差；

根据所述电机角度偏差确定电机角度积分和电机角度差分；

根据所述电机角度偏差、电机角度积分和电机角度差分确定所述电机占空比。

由上述描述可知，根据电机角度偏差及其积分、差分能够快速、准确、稳定地确定出电机占空比，根据占空比控制电机正反转，实现电机对油门控制量的执行。

进一步的，所述S4之后还包括：

S5、根据所述目标油门量和实际油门量对油门进行控制：

S51、判断所述目标油门量是否为零，若是，则以第一预设电机转速执行油门回零，否则，执行S52；

S52、获取当前油门量，判断所述当前油门量是否小于所述目标油门量，若否，执行S53，否则，执行S54；

S53、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若是，则执行S55，否则，执行S56；

S54、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若否，则执行S55，否则，执行S56；

S55、以第二预设电机转速执行到所述目标油门量；

S56、以第三预设电机转速执行到所述目标油门量；

所述第一预设电机转速大于所述第三预设电机转速，所述第三预设电机转速大于所述第二预设电机转速。

由上述描述可知，在确定出实际油门量对油门进行控制时，考虑目标油门量以及油门电机当前转速，在油门控制过程中，快速向最大驱动力的转速方向运动，抑制向非最大驱动力方向运动，从而大部分时间保持在最大驱动力的油门量，最优化油门控制，使车辆提速快而稳定。

实施例一

图3所示为油门控制系统的结构框图，油门控制主要是控制发动机输出动力，油门量越大，发动机输出动力越大，转速提升越快，而转速体现到车的一个提速能力，转速的主要影响因素在于发动机输出的驱动力，由于发动机固有性能影响，只有在额定转速范围的中间值输出驱动力最大，具体的可以通过不同档位下车辆驱动力与转速的对应关系中确定目标转速；

油门控制，分人工驾驶模式和线控驾驶模式。

人工驾驶模式，输入信号为油门踏板，线控模式输入信号为线控油门量。

控制输入信号不同，但执行结果是相似的，有外部输入信号，控制器可以轻松实现油门电机实时位置控制，快速实现位置控制。快速位置控制，会引起一个发动机系统问题，发动机执行是一个惯性环节，存在滞后性，只有合理考虑发动机的滞后性才能更好发挥发动机性能，以下针对线控驾驶模式描述如何实现油门控制：

请参照图1，一种油门控制方法，包括步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

如图4所示，不同档位下车辆驱动力与转速有对应的关系，图4中，自上而下依次为第一档到第五档，横坐标表示转速，纵坐标表示车辆驱动力；

从图中可以看出2200转为驱动力最大转速，因此，可以以2200转作为发动机目标转速；

其中，在计算油门电机目标转速时，具体的包括：

根据所述发动机目标转速和发动机当前转速确定发动机转速偏差：

e_engine_speed(k)＝tar_engine_speed-cur_engine_speed；

其中，发动机的转速可以通过霍尔传感器采集曲轴齿轮脉冲数获取转速，通过周期计数法进行测量。周期计数法是通过外部计时器记录设定时间内产生脉冲个数，从而算出脉冲频率，即可得到转速，将得到的单次转速再经过滚动平均滤波，可处理计数边缘问题，从而得到实时可靠的发动机转速信息，所述发动机可以是柴油发动机；

根据所述发动机转速偏差确定发动机转速积分和发动机转速差分：

发动机转速积分：

发动机转速差分：e_engine_speed(k)-e_engine_speed(k-1)；

根据所述发动机转速偏差、发动机转速积分和发动机转速差分确定所述油门电机目标转速：

式中，Kp_e，Ki_e，Kd_e分别为比例项系数、积分项系数和微分项系数，C为电机转速基础量，避免接近目标发动机转速时，油门电机不转动；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

具体的，根据油门电机角度变化确定所述油门电机当前转速cur_speed；

根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定电机转速偏差：

e_speed(k)＝tar_speed-cur_speed；

根据所述电机转速偏差采用增量式PID控制法确定出占空比缩放因子增量：

Δscaling_factor＝Kp_s×(e_speed(k)-e_speed(k-1))+Ki_s×e_speed(k)

+Kd_s(e_speed(k)-2×e_speed(k-1)+e_speed(k-2))；

式中，Kp_s、Ki_s和Kd_s分别为比例项系数，k表示预设时间段内的k个时间采样点，k指代最近一次计算值，k-1表示上一次计算值，……，1表示第一次计算值；由于控制持续进行，k是不断进行、持续更新的；

根据所述占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子：

scaling_factor＝scaling_factor+Δscaling_factor；

即当前占空比缩放因子＝上次占空比缩放因子+占空比缩放因子增量；

其中，上次占空比缩放因子即为上一次采样周期的计算结果；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

具体的，所述根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比包括：

根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机角度偏差：

e_angle(k)＝tar_angle-cur_angle；

根据所述电机角度偏差确定电机角度积分和电机角度差分；

电机角度积分：

电机角度差分：

e_angle(k)-e_angle(k-1)；

根据所述电机角度偏差、电机角度积分和电机角度差分确定所述电机占空比：

上式中，n表示的是积分量；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量：

即最终的驱动输出值为：

POWER＝P_pwm×scaling_factor；

通过上述三级联控的流程图如图5所示。

实施例二

本实施例与实施例一的不同在于，所述S4之后还包括：

S5、根据所述目标油门量和实际油门量对油门进行控制：

具体的，如图6所示：

S51、判断所述目标油门量是否为零，若是，则以第一预设电机转速执行油门回零，即以高速执行油门回零，否则，执行S52；

S52、获取当前油门量，判断所述当前油门量是否小于所述目标油门量，若否，执行S53，否则，执行S54；

S53、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若是，则执行S55，否则，执行S56；

其中，发动机驱动力最大转速是发动机的一个属性；

S54、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若否，则执行S55，否则，执行S56；

S55、以第二预设电机转速执行到所述目标油门量，以低速执行到目标油门量；

S56、以第三预设电机转速执行到所述目标油门量，即以中速执行油门到目标油门量；

所述第一预设电机转速大于所述第三预设电机转速，所述第三预设电机转速大于所述第二预设电机转速；

其中，高速、中速和低速计算公式如下：

speed_max为最大驱动转速，low_factor、mid_factor和hig_factor可以根据实际需要进行设定，例如：low_factor：60％；mid_factor：80％；hig_factor：100％。

实施例三

请参照图2，一种油门控制终端1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一或实施例二中的各个步骤。

综上所述，本发明提供的一种油门控制方法及终端，采用三级联控，一级控制：以外部输入的目标油门量信号作为电机控制目标，电机输出占空比作为输出信号，控制电机正反转，实现电机对油门控制量的执行；二级控制：以目标电机转速作为控制目标，电机输出占空比缩放比作为输出控制，控制电机的实时转速，实现电机对速度的控制；三级控制，以发动机转速作为控制目标，电机执行速度作为输出控制，影响电机到达执行目标的速度；通过上述三级联控实现油门电机控制效果和发动机转速的关联，既考虑到发动机的性能，又考虑到驾驶效果，实现对油门的稳定控制，能够合理输出节气门开度，避免发动机异常轰油、发动机受损、影响发动机使用寿命等一系列不良影响，提升车辆机动性能，延长发动机使用寿命，减少故障率；并且在根据目标油门量和实际油门量对油门进行控制时，考虑目标油门量以及油门电机当前转速，在油门控制过程中，快速向最大驱动力的转速方向运动，抑制向非最大驱动力方向运动，从而大部分时间保持在最大驱动力的油门量，最优化油门控制，使车辆提速快而稳定；能够实现对油门稳定快速的控制，适合于无人驾驶中。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种油门控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

2.根据权利要求1所述的一种油门控制方法，其特征在于，所述S1包括：

根据所述发动机目标转速和发动机当前转速确定发动机转速偏差；

根据所述发动机转速偏差确定发动机转速积分和发动机转速差分；

根据所述发动机转速偏差、发动机转速积分和发动机转速差分确定所述油门电机目标转速。

3.根据权利要求1所述的一种油门控制方法，其特征在于，所述S2包括：

根据油门电机角度变化确定所述油门电机当前转速；

根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定电机转速偏差；

根据所述电机转速偏差采用增量式PID控制法确定出占空比缩放因子增量；

根据所述占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子。

4.根据权利要求1所述的一种油门控制方法，其特征在于，所述S3中所述根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比包括：

根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机角度偏差；

根据所述电机角度偏差确定电机角度积分和电机角度差分；

根据所述电机角度偏差、电机角度积分和电机角度差分确定所述电机占空比。

5.根据权利要求1所述的一种油门控制方法，其特征在于，所述S4之后还包括：

S5、根据所述目标油门量和实际油门量对油门进行控制：

S51、判断所述目标油门量是否为零，若是，则以第一预设电机转速执行油门回零，否则，执行S52；

S52、获取当前油门量，判断所述当前油门量是否小于所述目标油门量，若否，执行S53，否则，执行S54；

S53、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若是，则执行S55，否则，执行S56；

S54、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若否，则执行S55，否则，执行S56；

S55、以第二预设电机转速执行到所述目标油门量；

S56、以第三预设电机转速执行到所述目标油门量；

所述第一预设电机转速大于所述第三预设电机转速，所述第三预设电机转速大于所述第二预设电机转速。

6.一种油门控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、根据发动机目标转速和发动机当前转速确定油门电机目标转速；

S2、根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定占空比缩放因子；

S3、根据接收的目标油门量确定电机目标角度，根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比；

S4、根据所述电机占空比和占空比缩放因子确定实际油门量。

7.根据权利要求6所述的一种油门控制终端，其特征在于，所述S1包括：

根据所述发动机目标转速和发动机当前转速确定发动机转速偏差；

根据所述发动机转速偏差确定发动机转速积分和发动机转速差分；

根据所述发动机转速偏差、发动机转速积分和发动机转速差分确定所述油门电机目标转速。

8.根据权利要求6所述的一种油门控制终端，其特征在于，所述S2包括：

根据油门电机角度变化确定所述油门电机当前转速；

根据所述油门电机目标转速和油门电机当前转速确定电机转速偏差；

根据所述电机转速偏差采用增量式PID控制法确定出占空比缩放因子增量；

根据所述占空比缩放因子增量确定占空比缩放因子。

9.根据权利要求6所述的一种油门控制终端，其特征在于，所述S3中所述根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机占空比包括：

根据所述电机目标角度和电机当前角度确定电机角度偏差；

根据所述电机角度偏差确定电机角度积分和电机角度差分；

根据所述电机角度偏差、电机角度积分和电机角度差分确定所述电机占空比。

10.根据权利要求6所述的一种油门控制终端，其特征在于，所述S4之后还包括：

S5、根据所述目标油门量和实际油门量对油门进行控制：

S51、判断所述目标油门量是否为零，若是，则以第一预设电机转速执行油门回零，否则，执行S52；

S52、获取当前油门量，判断所述当前油门量是否小于所述目标油门量，若否，执行S53，否则，执行S54；

S53、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若是，则执行S55，否则，执行S56；

S54、判断油门电机当前转速是否小于最大驱动转速，若否，则执行S55，否则，执行S56；

S55、以第二预设电机转速执行到所述目标油门量；

S56、以第三预设电机转速执行到所述目标油门量；

所述第一预设电机转速大于所述第三预设电机转速，所述第三预设电机转速大于所述第二预设电机转速。

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