CN113815611A - 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统 - Google Patents

一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113815611A
CN113815611A CN202010568691.0A CN202010568691A CN113815611A CN 113815611 A CN113815611 A CN 113815611A CN 202010568691 A CN202010568691 A CN 202010568691A CN 113815611 A CN113815611 A CN 113815611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
limit
deviation
change rate
control
error
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.)
Granted
Application number
CN202010568691.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113815611B (zh
Inventor
王伟达
张宇航
张为
杨超
刘金刚
张中国
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.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
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 Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202010568691.0A priority Critical patent/CN113815611B/zh
Publication of CN113815611A publication Critical patent/CN113815611A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113815611B publication Critical patent/CN113815611B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking
    • 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
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/176—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS
    • B60T8/1761—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS responsive to wheel or brake dynamics, e.g. wheel slip, wheel acceleration or rate of change of brake fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions

Abstract

本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统，以跟随误差为横坐标，以跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面之后，根据偏差零带的界限和偏差变化率的界限将相平面分为九种控制状态。在获得九种控制状态之后，根据滑移率误差与偏差零带界限间的关系，以及滑移率误差变化率与偏差变化率的界限间的关系将相平面上的九种控制状态变为五种控制状态，然后根据五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统，基于九点控制器理论，将九点控制器中的九种控制状态转换为五种控制状态，能够在降低设计难度的同时，提高控制效果。

Description

一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，特别是涉及一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统。
背景技术
期望滑移率的实现需要通过对ESC系统压力调节单元(HCU)的电磁阀和电机进行操作，通过制动轮缸压力的变化使得期望滑移率与实际滑移率的误差eλ＝λd-λ趋近于零。但是由于轮胎的非线性特性及工况的不确定性增加了滑移率控制器的设计难度，单纯的依靠传统的控制方式或现代控制理论都较难达到高质量的控制效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统，以降低设计难度、提高控制效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，包括：
获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
优选的，所述九种控制状态具体包括：
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为强加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为弱加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为微加控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为强减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为弱减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为微减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保持控制。
优选的，所述获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率，之前还包括：
采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
优选的，所述根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态，具体包括:
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
优选的，所述五种控制状态具体包括：
当所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为增压控制；
当所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差正限时，所述控制状态为缓增压控制；
当所述滑移率误差小于所述偏差负限时，所述控制状态为缓减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差负限，所述滑移率误差小于所述偏差正限，所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率负限，且所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保压控制。
一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
相平面构建模块，用于以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
第二获取模块，用于获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
九种控制状态划分模块，用于根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
第三获取模块，用于获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
滑移率误差及变化率确定模块，用于根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
第一比较模块，用于比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
第二比较模块，用于比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
九点五态控制器构建模块，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
滑移率误差调节模块，用于根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
优选的，所述构建系统还包括：
第四获取模块，用于采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
拟合模块，用于采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
期望滑移率确定模块，用于获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
优选的，所述九点五态控制器构建模块，具体包括:
第一状态变换单元，用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
第二状态变换单元，用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
第三状态变换单元，用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
第四状态变换单元，用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统，基于九点控制器理论，将九点控制器中的九种控制状态转换为五种控制状态，能够在降低设计难度的同时，提高控制效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中九点控制器的相平面图；
图3为本发明实施例中九点五态控制器的相平面图；
图4为本发明实施例中压力调节单元在周期为100ms和40ms时的增压阀测试结果图；
图5为本发明实施例中减压阀在周期为100ms和40ms时的测试结果图；
图6为本发明实施例中滑移率阶跃信号跟随结果图；
图7为本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统的结构示意图。
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。
本发明的目的是提供一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统，以降低设计难度、提高控制效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法的流程图，如图1所示，一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，包括：
步骤100：获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
步骤101：以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
步骤102：获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
步骤103：根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
步骤104：获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
步骤105：根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
步骤106：比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
步骤107：比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
步骤108：根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
步骤109：根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
上述九种控制状态具体包括：
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为强加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为弱加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为微加控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为强减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为弱减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为微减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保持控制。
作为本发明的一个优选实施方式，在上述步骤104获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率，之前还包括：
采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
作为本发明的另一个优选实施方式，上述步骤108具体包括:
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
上述五种控制状态具体包括：
当所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为增压控制；
当所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差正限时，所述控制状态为缓增压控制；
当所述滑移率误差小于所述偏差负限时，所述控制状态为缓减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差负限，所述滑移率误差小于所述偏差正限，所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率负限，且所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保压控制。
下面提供一个具体实施案例进一步说明本发明的方案，本发明具体实施案例中以武汉理工大学提出的一种根据系统的偏差和偏差变化率进行控制的九点控制器理论为基础进行阐述，在具体应用时，本发明的方案也适用于其他九点控制器理论。
九点控制器的理论是对人类逻辑思维活动的一种近似模拟，是一种新型智能控制算法。该理论沿用了基于偏差和偏差变化的模糊控制的思想，以相平面为分析工具，将对象在响应曲线上的运动轨迹通过相平面来进行分析；同时结合PID控制中P的特征，引进偏差零带(偏差允许的范围)和偏差变化率零带(偏差变化率允许的范围)，并根据这两个因素将相平面分成九个区域，通过调节不同区域内P的大小(含有正负数)达到控制目的。
在九点控制器中，设系统的跟随误差e为设定值与真实值的差。以跟随误差e和跟随误差变化率
Figure BDA0002548534350000101
分别为横轴和纵轴构建相平面。如图2所示，偏差正限e0和偏差负限-e0所夹的区域构成偏差零带，
Figure BDA0002548534350000102
和
Figure BDA0002548534350000103
所夹的区域构成偏差变化率零带，这样就将系统的动态过程分成九种工作区域。每种区域对应控制器的一种输出控制，及时向被控对象进行能量补充和消耗，从而满足跟踪性能的要求。
九点控制器的具体控制策略可以描述如下：
第Ⅰ区，e＞e0,
Figure BDA0002548534350000104
表示系统的输出值小于设定值，并有继续减小的趋势，控制器应发出K4+(强加控制)的指令；
第Ⅱ区，e＞e0,
Figure BDA0002548534350000105
表示系统的输出值小于设定值，其继续变小趋势的较小，控制器应发出K3+(稍加控制)的指令；
第Ⅲ区，e＞e0,
Figure BDA0002548534350000106
表示系统的输出值小于设定值，但有增大的趋势，控制器应发出K2+，(弱加控制)的指令；
第Ⅳ区，-e0≤e≤e0,
Figure BDA0002548534350000107
表示系统的输出值接近设定值，但是有向-e0接近的趋势，控制器应发出K1+(微加控制)的指令；
第Ⅴ区，e＜-e0,
Figure BDA0002548534350000108
表示系统的输出值大于设定值，并有继续偏大的趋势，控制器应发出K4-(强减控制)的指令；
第Ⅵ区，e＜-e0,
Figure BDA0002548534350000109
表示系统的输出值大于设定值，其继续偏大的趋势较小，控制器应发出K3-(稍减控制)的指令；
第Ⅶ区，e＜-e0,
Figure BDA00025485343500001010
表示系统的输出值大于设定值，但有减小的趋势，控制器应发出K2-(弱减控制)的指令；
第Ⅷ区，-e0≤e≤e0,
Figure BDA00025485343500001011
表示系统的输出值接近设定值，但有向e0接近的趋势，控制器应发出K1-(微减控制)的指令；
第Ⅸ区，-e0≤e≤e0,
Figure BDA00025485343500001012
表示系统的输出值接近设定值，且变化的趋势较小，控制器应发出K0(保持控制)的指令；
其中，上述所指的强加、稍加、弱加、微加、强减、稍减、微减和保持等程度词均是操作人员根据实际需求进行的设定或通过测试来进行标定。
九点控制策略的理论思想是柔性控制，九个控制参数对系统的稳态和动态性能有不同的影响。改变控制器的控制参数可以改变系统的相轨迹，从而改善系统的性能。控制参数对系统性能指标的影响如表1所示，其中td为延迟时间，tr为上升时间，δp为超调量，ts为调整时间，ess为稳态误差。
表1控制参数变化对系统性能指标的影响
Figure BDA0002548534350000111
从上述内容可以得出，九点控制器的输出Ki±，i＝1,2,3,4，加上偏差零带和偏差变化率零带两个参数，九点控制器的总参数达到了11个，远多于PID等常规控制器。虽然单个参数的整定相对独立和容易，但不同参数可能影响系统相同的性能指标，同时同一参数也影响系统不同的性能指标。因此过多的参数个数必将增加参数整定的复杂度，增加了九点控制器调试的工作量。
在九点控制器中，由于作用力K1±和K3±的作用时间很短，对系统性能的影响也较小，而且系统的几个重要性能指标：稳态误差ess、上升时间tr、超调量δp，可分别通过K0，K2±，K4±来调节。因此，可将K1±和K3±作用力所对应的相平面区域进行分解、合并，将原先的九个区域合并为五个，最终基本的九点控制器转换为九点五态控制器，简称五态控制器，图3为五态控制器的相平面图。
根据以上分析，设期望滑移率与实际滑移率的误差eλ＝λd-λ，通过压力调节单元的增压、保压、减压等调节方式对滑移率误差进行调节，得到滑移率的九点五态控制器控制策略，如下表2所示。
表2九点五态控制器控制策略
Figure BDA0002548534350000121
其中，K4+，K2+，K0，K4-，K2-分别对应增压、缓增、保压、减压和缓减操作，具体缓增、减压操作的控制周期和占空比需通过测试来进行标定。
前述仅对制动轮缸压力的工作状态进行了定性的描述，并没有将其量化。为了实现滑移率控制器的精确控制，需要将前述的增压、缓增、保压、减压和缓减操作细化为压力调节单元中电磁阀的具体操作指令。
压力调节单元所用的电磁阀为两位两通的高速开关阀，高速开关阀是数字比例元件的一种。目前高速开关阀最常用的控制方式为PWM(Pulse Width Modulate)方式。PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种方式。本发明在Control Desk中设定不同的工作周期和占空比(电磁阀导通时间Tw与工作周期T之比)，利用dSPACE RT模块输出控制指令，通过驱动电路分别对增压阀和减压阀的特性进行了测试。
其中，图4是压力调节单元的增压阀测试结果，其中，图4的(a)部分的测试周期为100ms，(b)部分的测试周期为40ms。保持PWM信号的控制周期不变，改变其占空比，可以得知不同的占空比对应不同的压力增长速度。其共同特点是在到达最大值前压力曲线较为平滑，有较好的线性变化趋势。这将有助于控制策略采用不同的增压速率，实现制动压力的精确调节。
参考增压阀的测试过程，设定减压阀的工作周期分别为100ms和40ms，观测不同占空比的时候制动压力的变化曲线。
图5是相同的初始制动压力条件下，以不同占空比减压的压力对比曲线，其中，图5(a)部分的测试周期为100ms，(b)部分的测试周期为40ms。从图5中可知，虽然其压力变化趋势不如增压阀随占空比的变化明显，但是仍然可以选择合适的周期，通过改变占空比来对减压速率进行调节。相关研究也表明，相对于ESC系统的增压阀，其减压阀响应时间较长，在压力调制方面精度不是很高，也有学者考虑改变控制周期来改变其压力的变化速率。
本发明在进行了多组测试后，选定缓增操作的控制周期为20ms，占空比为25％，即在一个缓增周期内增压5ms，保压15ms；缓减操作的控制周期为20ms，占空比为30％。缓增操作和缓减操作分别对应控制器中的K2+和K2-。
为了验证所设计的滑移率控制器，本发明在环测试平台上进行了给定车轮纵向滑移率的跟随控制仿真。测试工况为路面附着系数μ＝0.8，车速为80km/h。试验为阶跃信号跟随。
车辆以正常直线行驶至设定车速(80km/h)，在14.5s时将车辆右前轮的目标纵向滑移率设为0.06，27s后将目标滑移率设为0.08。本发明所提供的基于九点五态逻辑控制方法的控制器(九点五态控制器)将根据期望滑移率与实际滑移率的误差和误差变化率进行电磁阀和电机操作，以实现达到期望滑移率所需的制动压力调节。由图6的(a)部分和(b)部分可以看出，滑移率控制可以通过对压力的精细调节实现滑移率较好的跟随目标值。同时也可以看出，在目标滑移率为0.08时，虽然此时轮缸压力的波动要小于目标滑移率为0.06时，但是实际滑移率的曲线波动却大于后者，这也说明了轮胎在线性区时其滑移率与制动压力有较好的线性关系。但是到了非线性区，制动压力的微小变化会导致滑移率的急剧变化。这也是尽可能将滑移率控制在轮胎线性区的原因。
此外，针对上述提供的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，本发明还对应提供了一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统。如图7所示，该控制系统包括：第一获取模块200、相平面构建模块201、第二获取模块202、九种控制状态划分模块203、第三获取模块204、滑移率误差及变化率确定模块205、第一比较模块206、第二比较模块207、九点五态控制器构建模块208和滑移率误差调节模块209。
其中，第一获取模块200用于获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
相平面构建模块201用于以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
第二获取模块202用于获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
九种控制状态划分模块203用于根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
第三获取模块204用于获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
滑移率误差及变化率确定模块205用于根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
第一比较模块206用于比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
第二比较模块207用于比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
九点五态控制器构建模块208用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
滑移率误差调节模块209用于根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
作为本发明的另一实施例，上述构建系统还包括：第四获取模块、拟合模块和期望滑移率确定模块。
第四获取模块用于采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
拟合模块用于采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
期望滑移率确定模块用于获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
作为本发明的另一实施例，上述九点五态控制器构建模块，具体包括:第一状态变换单元、第二状态变换单元、第三状态变换单元和第四状态变换单元。
其中，第一状态变换单元用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
第二状态变换单元用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
第三状态变换单元用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
第四状态变换单元用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
2.根据权利要求1所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，其特征在于，所述九种控制状态具体包括：
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为强加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为弱加控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为微加控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为强减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为稍减控制；
当所述跟随误差小于所述偏差负限，且所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为弱减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为微减控制；
当所述跟随误差大于所述偏差负限，所述跟随误差小于所述偏差正限，所述跟随误差的变化率大于所述偏差变化率负限，且所述跟随误差的变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保持控制。
3.根据权利要求1所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，其特征在于，所述获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率，之前还包括：
采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
4.根据权利要求1所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，其特征在于，所述根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态，具体包括:
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
5.根据权利要求1所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法，其特征在于，所述五种控制状态具体包括：
当所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为增压控制；
当所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，所述控制状态为减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差正限时，所述控制状态为缓增压控制；
当所述滑移率误差小于所述偏差负限时，所述控制状态为缓减压控制；
当所述滑移率误差大于所述偏差负限，所述滑移率误差小于所述偏差正限，所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率负限，且所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率正限时，所述控制状态为保压控制。
6.一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取车辆制动滑移率的跟随误差以及所述跟随误差的变化率；
相平面构建模块，用于以所述跟随误差为横坐标，以所述跟随误差的变化率为纵坐标构建相平面；
第二获取模块，用于获取预设偏差零带的界限以及所述偏差变化率的界限；所述偏差零带的界限包括车辆制动滑移率允许的偏差正限和车辆制动滑移率允许的偏差负限；所述偏差变化率的界限包括偏差变化率正限和偏差变化率负限；
九种控制状态划分模块，用于根据所述偏差零带的界限和所述偏差变化率的界限将所述相平面分为九种控制状态；
第三获取模块，用于获取车辆制动的期望滑移率和实际滑移率；
滑移率误差及变化率确定模块，用于根据所述期望滑移率和所述实际滑移率确定滑移率误差以及所述滑移率误差的变化率；所述滑移率误差的变化率记为滑移率误差变化率；
第一比较模块，用于比较所述滑移率误差与偏差零带界限间的关系，得到第一比较结果；
第二比较模块，用于比较所述滑移率误差变化率与所述偏差变化率的界限间的关系，得到第二比较结果；
九点五态控制器构建模块，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果将所述相平面上的九种控制状态变为五种控制状态；
滑移率误差调节模块，用于根据所述五种控制状态对车辆制动的滑移率误差进行调节。
7.根据权利要求6所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统，其特征在于，所述构建系统还包括：
第四获取模块，用于采用车辆动力学软件veDYNA获取不同垂直载荷和路面附着系数下的轮胎纵向力数据；
拟合模块，用于采用Matiab/Simulink软件中的多位数表拟合得到所述垂直载荷、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第一关系曲线，以及所述路面附着系数、轮胎纵向力和轮胎滑移率间的第二关系曲线；
期望滑移率确定模块，用于获取当前车辆的垂直载荷或路面附着系数，并根据所述第一关系曲线或第二关系曲线确定与之对应的滑移率；所述滑移率即为期望滑移率。
8.根据权利要求6所述的车辆制动滑移率九点五态逻辑控制系统，其特征在于，所述九点五态控制器构建模块，具体包括:
第一状态变换单元，用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率大于所述偏差变化率正限时，将所述九种控制状态减少一种控制状态，变为八种控制状态；
第二状态变换单元，用于当所述第一比较结果为所述滑移率误差变化率小于所述偏差变化率负限时，将所述八种控制状态减少一种控制状态，变为七种控制状态；
第三状态变换单元，用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差大于所述偏差正限时，将所述七种控制状态减少一种控制状态，变为六种控制状态；
第四状态变换单元，用于当所述第二比较结果为所述滑移率误差小于所述偏差负限时，将所述六种控制状态减少一种控制状态，变为五种控制状态。
CN202010568691.0A 2020-06-19 2020-06-19 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统 Active CN113815611B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010568691.0A CN113815611B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010568691.0A CN113815611B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113815611A true CN113815611A (zh) 2021-12-21
CN113815611B CN113815611B (zh) 2024-01-30

Family

ID=78924690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010568691.0A Active CN113815611B (zh) 2020-06-19 2020-06-19 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113815611B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181811A (zh) * 2017-12-18 2018-06-19 长春工业大学 一种基于线性时变的滑移率跟踪控制方法
CN110254408A (zh) * 2019-05-21 2019-09-20 江苏大学 一种智能汽车防抱死制动系统自适应时变滑移率约束控制算法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181811A (zh) * 2017-12-18 2018-06-19 长春工业大学 一种基于线性时变的滑移率跟踪控制方法
CN110254408A (zh) * 2019-05-21 2019-09-20 江苏大学 一种智能汽车防抱死制动系统自适应时变滑移率约束控制算法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
季玲莉等: "理想九点五态控制器原理的叙述", 信息技术, vol. 28, no. 9 *
苏义鑫等: "九点五态控制器及其仿真研究", 武汉理工大学学报, vol. 25, no. 2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113815611B (zh) 2024-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2233990A1 (en) An electro-hydraulic proportional flow valve speed regulating control system and its method
CN1971457A (zh) 一种用于数控机床的加减速控制方法
CN107487228B (zh) 电力机车恒速运行工况下的平稳性控制方法
CN108227756A (zh) 一种高精度阀门控制方法
CN104932268A (zh) 基于模糊pid的汽车巡航控制系统
US6721643B1 (en) Method of controlling a CVT speed ratio
CN113815611A (zh) 一种车辆制动滑移率九点五态逻辑控制方法和系统
CN102873106B (zh) 一种平整机延伸率快速精确控制方法
CN110107416A (zh) 空调负载预控制方法
CN112799300B (zh) 一种基于模糊预测控制的压痕仪载荷控制方法及系统
CN112641384B (zh) 机器人减速刹车状态下的pid调节方法
CN111673026B (zh) 一种锻压机压制过程的在线控制方法及其控制系统
Liu et al. Angle and force hybrid control method for electrohydraulic leveling system with independent metering
CN112776413B (zh) 一种伺服压力机的位置压力混合优化控制方法
CN111775720B (zh) 一种纯电动汽车蠕行扭矩消抖控制方法
US20210031771A1 (en) Braking force control device
Chen et al. Accurate pressure control strategy of electronic stability program based on the building characteristics of high-speed switching valve
CN115324970B (zh) 交变电液伺服系统零位特性外置控制方法及系统
CN114326401B (zh) 基于径向基神经网络的阀控液压缸滑模控制方法
Ye MATLAB Simulation of PID Control Algorithm
Zhang et al. Direct switching position control algorithms for pneumatic actuators using on/off solenoid valves
CN117458918A (zh) 一种双涡轮蜗杆结构天线的双电机同步控制方法
CN116360511A (zh) 一种用于车辆实现速度自主跟踪的控制方法
CN2822816Y (zh) 伺服控制系统
CN116224771A (zh) 基于模糊pid算法的仿人胸腔位置控制方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant