CN113911086B - 商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统 - Google Patents

商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统，其包括根据所述制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；根据所述压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。本发明能缩短响应时间，提高响应速度，增强调节的稳定性。本发明可以广泛在车辆线控制动领域中应用。

Description

商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆线控制动领域，特别是关于一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统。
背景技术
气压线控制动系统(pneumatic brake-by-wire system)是电动化商用车实现制动能量回收以及智能化车辆实现车辆主动安全的基础和前提，对于实现智能驾驶技术具有至关重要的作用。气压线控制动系统可以根据驾驶员通过踩下制动踏板，通过车辆中央控制器的制动信号的响应，操控制动系统执行机构实现制动。当系统部件出现损坏或者失效时，还可以操纵安全冗余备份系统进行正常制动。
当前商用车气压线控制动系统主要由高压气泵做动力源，阀体模块通过气体管道与数据总线相互连接并分布在汽车底盘与驱动桥上。而阀体模块作为气压线控制动系统的核心执行机构，一向是研究的焦点。当前市场上的阀体模块主要有三种：电磁开关阀、电气比例阀以及最新的前、后轴调制器。电磁开关阀主要由两个电磁阀芯与相应的气室组成。其工作原理是使用逻辑门限法通过控制电磁阀芯的通电来控制气流的通断。然而电磁阀芯和阀体之间的高频率撞击会产生较大的噪声，并且长时间的工作会容易造成电磁阀的疲劳失效。电气比例阀也称比例继动阀，由比例阀部分和继动阀部分构成，其通过控制电流的大小来控制比例阀阀芯的运动以达到控制流量的目的。由于电气比例阀可以控制阀芯位移，因此降低了阀芯和阀体的撞击频率，使得工作寿命有所延长。此外，电气比例阀对信号的响应有明显的迟滞现象，因此一般会采用带有前馈的pid调节法进行控制。
以前桥调制器为例，其由三个电磁开关阀与控制气室、活塞等组成，其工作原理为由两个电磁开关阀进行控制气室的流量调节，进而调节制动气室的流量从而控制制动气室的压力。第三个电磁开关阀作为备份部件，正常工作时不参与控制。制动气室压力的精准控制对于整个气压线控制动系统乃至整车的安全性尤为重要，因此对于调制器的精准控制有着重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统，其能缩短响应时间，提高响应速度，增强调节的稳定性。
为实现上述目的，一方面，本发明采取以下技术方案：一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法，其包括：根据所述制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；根据所述压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
进一步，所述构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力，包括：
针对等效的理想气体，建立调制器动力学模型；
针对活塞以及其下方的柱塞，建立活塞运动模型；
针对制动气室的活塞连杆机构，建立制动气室动力学模型；
联立所述调制器动力学模型、所述活塞运动模型和所述制动气室动力学模型后求解，得到所述控制腔的估计压力。
进一步，所述将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，将所述估计压力与所述目标压力的差值作为所述误差，包括：
所述误差在预先设定的许可范围，则所述逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，所述误差超出预先设定的许可范围，所述逻辑门限进行压力控制，并输出控制后的压力。
进一步，所述逻辑门限进行压力控制包括：当所述误差大于所述许可范围的上限，则所述逻辑门限进行增压控制；当所述误差小于所述许可范围的下限，则所述逻辑门限进行减压控制。
进一步，所述流量特性控制，包括：根据理想气体方程，计算得到目标时间内的质量流量偏差与压强偏差的关系；所述压强偏差为所述目标压力与实际制动气室压力的偏差；由所述质量流量偏差与压强偏差的关系得到所述质量流量偏差，并根据调制器的质量流量和电磁阀占空比的关系，由所述质量流量偏差得到控制信号的占空比。
进一步，所述比例微分控制，包括：对所述质量流量偏差进行微调，将所述压强偏差调节为零；与所述流量特性控制共同对所述压强偏差进行调节控制后，输出所述新的控制信号。
另一方面，本发明采取的技术方案为：一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制系统，其包括：估计压力获取模块、逻辑门限控制模块和调压输出模块；所述估计压力获取模块，根据所述制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；所述逻辑门限控制模块，将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；所述调压输出模块，根据所述压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
进一步，所述逻辑门限控制模块中，所述将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，将所述估计压力与所述目标压力的差值作为所述误差，包括：
所述误差在预先设定的许可范围，则所述逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，所述误差超出预先设定的许可范围，所述逻辑门限进行压力控制，并输出控制后的压力。
另一方面，本发明采取的技术方案为：一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
另一方面，本发明采取的技术方案为：一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明通过基于流量特性的方法以及对调制器结构参数的预先研究可以对系统的流量响应的稳态性能进行提前设定，从而缩短响应时间，提高响应速度。
2、本发明通过比例微分模块对实际压强与目标压强的偏差进行调节，比例模块可以迅速减少误差值，微分模块可以控制误差向偏差的变化趋势方向进行调整，增强了调节的稳定性。
3、本发明采用的逻辑门限法可以在允许误差内有效减少电磁阀芯的运动频率，从而延长调制器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一实施例中的控制方法示意图；
图2是本发明一实施例中的调制器与制动气室的物理模型示意图；
图3是本发明一实施例中的气体质量流量与电磁阀占空比关系图；
图4是本发明一实施例中的计算设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法及系统，其采用基于流量特性的比例微分逻辑门的气压线控制动调制器控制方法。基于对高压气体、运动活塞、活塞连杆机构的动力学建模，本发明构建基于试验流量特性的质量流量偏差与压强偏差关系、比例微分模块参数设计以及逻辑门限，并将其应用于气压线控制动调制器的压强控制。采用本发明的控制方法，气压线控制动系统可以在一定的响应精度与速度的要求下达到目标压力的控制。
在本发明的一个实施例中，提供一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例针对前、后轴调制器结构特点可以发现，制动气室的气压并非由进气口直接控制，而是通过直接调节控制腔的压力，从而调控活塞运动，进而达到间接控制的目的。考虑到气体流动以及活塞运动的时间，以制动气室压力作为控制信号的反馈往往存在滞后，无法达到控制速度与精度的要求。此外考虑到平衡时控制腔和制动气室压力的等效性，可以使用控制更为直接的控制腔的压力作为控制信号的反馈。而控制腔因为体积小，并且考虑到密封性以及产品成本等因素，无法通过直接安装传感器的方法对控制腔压力进行获取，因此通过精准建立调制器的动力学模型，对控制腔压力进行估计。
本实施例中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
1)根据制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；
2)将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；
3)根据压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
上述步骤1)中，在本实施例中，以图2所示前桥调制器为例，图2中的前桥调制器包括控制腔1、设置在控制腔1内的活塞2和柱塞3，以及设置在控制腔1上部的进气电磁阀4、排气电磁阀5和备用电磁阀6，位于控制腔1的底部设置有进气口7和排气口8；控制腔1与制动气室9连通。
其中，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力，包括以下步骤：
1.1)针对等效的理想气体，建立调制器动力学模型；
调制器中气体流动模型为：
Figure BDA0003320999540000051
Figure BDA0003320999540000052
其中
Figure BDA0003320999540000053
代表高压气体的质量流量，C代表流量系数，本实施例中取值为0.82，A(d)(m2)代表管道孔口的有效面积，
Figure BDA0003320999540000054
代表孔口最大面积，Pu(pa)代表上游气体压力，R代表气体常数，其数值为287J/kgK，T(K)代表气体温度，Pd(pa)代表下游气体压力，dIR代表上游进气阀的PWM信号的占空比，τ代表气体经验常数，其数值选为1.4。如果排出气体，则对应上下游气体压强各自对应即可。
此外，针对理想气体方程：
PV＝mRT
对等式两边对时间求导数，得到气室压强对于时间的导数：
Figure BDA0003320999540000055
其中，m(kg)代表高压气体的质量，V(m3)代表气室的体积。
1.2)针对活塞以及其下方的柱塞，建立活塞运动模型；
活塞运动模型为：
Figure BDA0003320999540000056
Figure BDA0003320999540000057
xrm<xp≤xrt
Figure BDA0003320999540000061
Vc＝Vc0+Ap1·xp
其中，mp(kg)代表活塞质量，xp(m)代表活塞的运动位移，g(m/s2)代表重力加速度，Ap1(m2)代表活塞上表面有效面积，Ap2(m2)代表活塞下表面有效面积,Pc(Pa)代表控制气室的气体压强，Pl(Pa)代表加载气室的气体压强，Ffr(N)代表摩擦力，xrm(m)代表活塞自由行程的位移大小，mpl(kg)代表柱塞质量，k1(N/m)代表柱塞下方回位弹簧的刚度，x0(m)代表弹簧的预紧量，xrt(m)代表活塞与柱塞最终行程的位移大小，μ代表摩擦系数，Fv(N)代表垂向力，Vc(m3)代表控制气室的体积，Vc0(m3)代表控制气室的初始体积。
1.3)针对制动气室的活塞连杆机构，建立制动气室动力学模型；
制动气室动力学模型为：
Figure BDA0003320999540000062
Vb＝Vl0+Vb0+Ab·xb-Ap1·xp
其中，mb(kg)代表活塞连杆机构质量，xb(m)代表活塞连杆的运动位移，Pb(Pa)代表制动气室的气体压强，Ab(m2)代表活塞连杆表面有效面积,kb(N/m)代表活塞连杆回位弹簧的刚度，xb0(m)代表回位弹簧的预紧量，Ffc(N)代表摩擦力,Vb(n3)代表制动气室的体积，Vb0(m3)代表制动气室的初始体积。
1.4)联立调制器动力学模型、活塞运动模型和制动气室动力学模型后求解，得到控制腔的估计压力Pc；
由于非线性，无法得到一个显性的解的形式，故本实施例通过对控制腔安装传感器的方法，验证了以上模型的有效性。
上述步骤2)中，估计压力与目标压力的误差为估计压力与目标压力的差值。针对气体流动的冲击与刚体运动的振荡，使得目标压力与估计压力之间具有偏差，通过逻辑门限控制保证了控制效果的稳定性。
其中，将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，包括：
误差在预先设定的许可范围，则逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，误差超出预先设定的许可范围，逻辑门限进行压力控制，并输出新的控制信号控制后的压力。
优选的，逻辑门限进行压力控制包括：当误差大于许可范围的上限，则逻辑门限进行增压控制；当误差小于许可范围的下限，则逻辑门限进行减压控制。
在本实施例中，根据控制目标的精度许可，选择合适的调控区间也可以适当缓解高压气泵工作等导致气压不稳定而导致的频繁气压调节控制，可以有效延长调制器工作寿命。许可范围在本实施例优选为0.1bar)。
上述步骤3)中，由于气体流动以及活塞、推杆等运动造成压力建立延迟的时间是难以计算的，因此本实施例中采用同时进行流量特性控制和比例微分控制。流量特性控制可以基于控制目标与实际压强的压强偏差迅速建立固定的控制信号，而比例微分控制可以针对控制目标与控制腔的反馈误差进行小范围的信号调节。
流量特性控制包括以下步骤：
3.1)根据理想气体方程，计算得到目标时间内的质量流量偏差与压强偏差的关系；压强偏差为目标压力与实际制动气室压力的偏差；
具体为：根据理想气体方程，可以计算目标时间t0(s)内的质量流量偏差与压强偏差的关系：
Figure BDA0003320999540000073
其中，
Figure BDA0003320999540000072
代表期望的质量流量的偏差，ΔP(Pa)代表目标制动气室压强与实际制动气室压强的偏差，M(g/mol)代表摩尔质量，
Figure BDA0003320999540000071
代表理想气体常数。根据气压线控系统对于响应时间的不同要求，可以针对t0进行控制，一般t0取值在300到500ms之间。针对前、后轴调制器进行试验特性分析，可以获得调制器的质量流量和电磁阀占空比的关系如图3所示，进而就可以得到控制信号的占空比。
3.2)由质量流量偏差与压强偏差的关系得到质量流量偏差，并根据调制器的质量流量和电磁阀占空比的关系，由质量流量偏差得到控制信号的占空比；
在本实施例中，考虑到基于理论的质量流量特性会与实际存在偏差，因此通过比例微分控制对存在的小范围偏差进行调节。比例控制的功能在于迅速将压强偏差调节到零，但是比例系数不可以设计过大，否则容易出现超调过大的现象。微分控制对压强偏差的调节速度进行控制，适当的微分系数可以有效减少目标压力的震荡。
在本发明的一个实施例中，提供一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制系统，其包括：估计压力获取模块、逻辑门限控制模块和调压输出模块；
估计压力获取模块，根据制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；
逻辑门限控制模块，将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；
调压输出模块，根据压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
上述实施例中，在逻辑门限控制模块中，将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，将估计压力与目标压力的差值作为误差，包括：
误差在预先设定的许可范围，则逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，误差超出预先设定的许可范围，逻辑门限进行压力控制，并输出控制后的压力。
本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
如图4所示，为本发明一实施例中提供的计算设备结构示意图，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种控制方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、管理商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：
根据制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；根据压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；根据压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：根据制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；将估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；根据压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器。
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制方法，所述制动系统为前桥调制器，所述前桥调制器包括控制腔、设置在所述控制腔内的活塞和柱塞，以及设置在所述控制腔上部的进气电磁阀、排气电磁阀和备用电磁阀，位于所述控制腔的底部设置有进气口和排气口；所述控制腔与制动气室连接；其特征在于，所述控制方法包括：
根据所述制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；
将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；
根据所述压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器；
所述流量特性控制，包括：
根据理想气体方程，计算得到目标时间内的质量流量偏差与压强偏差的关系；所述压强偏差为所述目标压力与实际制动气室压力的偏差；
由所述质量流量偏差与压强偏差的关系得到所述质量流量偏差，并根据调制器的质量流量和电磁阀占空比的关系，由所述质量流量偏差得到控制信号的占空比。
2.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力，包括：
针对等效的理想气体，建立调制器动力学模型：
根据理想气体方程PV＝mRT，对等式两边对时间求导数，得到气室压强P对于时间t的导数：
Figure FDA0003772975890000011
Figure FDA0003772975890000012
Figure FDA0003772975890000013
Figure FDA0003772975890000014
其中，V代表气室的体积，单位为m3；
Figure FDA0003772975890000021
代表高压气体的质量流量，单位为kg/s；C代表流量系数；
Figure FDA0003772975890000022
代表孔口最大面积，单位为m/s2；Pu代表上游气体压力，单位为pa，R代表气体常数；T代表气体温度，单位为K，Pd代表下游气体压力，单位为pa；dIR代表上游进气阀的PWM信号的占空比，τ代表气体经验常数；
针对活塞以及其下方的柱塞，建立活塞运动模型：
活塞运动模型为：
Figure FDA0003772975890000023
Figure FDA0003772975890000024
xrm＜xp≤xrt
Figure FDA0003772975890000025
Vc＝Vc0+Ap1·xp
其中，mp代表活塞质量，单位为kg；xp代表活塞的运动位移，单位为m；g代表重力加速度，单位为m/s2，Ap1代表活塞上表面有效面积，单位为m2，Ap2代表活塞下表面有效面积，单位为m2，Pc代表控制气室的气体压强，单位为Pa，Pl代表加载气室的气体压强，单位为Pa，Ffr代表摩擦力，单位为N，xrm代表活塞自由行程的位移大小，单位为m，mpl代表柱塞质量，单位为kg，k1代表柱塞下方回位弹簧的刚度，单位为N/m，x0代表弹簧的预紧量，单位为m，xrt代表活塞与柱塞最终行程的位移大小，单位为m，μ代表摩擦系数，Fv代表垂向力，单位为N，Vc代表控制气室的体积，单位为m3；Vc0代表控制气室的初始体积，单位为m3；
针对制动气室的活塞连杆机构，建立制动气室动力学模型：
制动气室动力学模型为：
Figure FDA0003772975890000026
Vb＝Vb0+Ab·xb-Ap1·xp
其中，mb代表活塞连杆机构质量，单位为kg，xb代表活塞连杆的运动位移，单位为m，Pb代表制动气室的气体压强，单位为Pa，Ab代表活塞连杆表面有效面积，单位为m2，kb代表活塞连杆回位弹簧的刚度，单位为N/m，xb0代表回位弹簧的预紧量，单位为m，Ffc摩擦力，单位为N，Vb代表制动气室的体积，单位为m3，Vb0代表制动气室的初始体积，单位为m3；
联立所述调制器动力学模型、所述活塞运动模型和所述制动气室动力学模型后求解，得到所述控制腔的估计压力。
3.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，包括：
将所述估计压力与所述目标压力的差值作为所述误差；
所述误差在预先设定的许可范围，则所述逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，所述误差超出预先设定的许可范围，所述逻辑门限进行压力控制，并输出控制后的压力。
4.如权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述逻辑门限进行压力控制包括：当所述误差大于所述许可范围的上限，则所述逻辑门限进行增压控制；当所述误差小于所述许可范围的下限，则所述逻辑门限进行减压控制。
5.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述比例微分控制，包括：
对所述质量流量偏差进行微调，将所述压强偏差调节为零；
与所述流量特性控制共同对所述压强偏差进行调节控制后，输出所述新的控制信号。
6.一种商用车用气压线控制动系统制动气室压力控制系统，所述制动系统为前桥调制器，所述前桥调制器包括控制腔、设置在所述控制腔内的活塞和柱塞，以及设置在所述控制腔上部的进气电磁阀、排气电磁阀和备用电磁阀，位于所述控制腔的底部设置有进气口和排气口；所述控制腔与制动气室连接；其特征在于，包括：估计压力获取模块、逻辑门限控制模块和调压输出模块；
所述估计压力获取模块，根据所述制动系统参数及制动气室的活塞位置关系，构建调制器以及制动气室动力学模型，得到控制腔的估计压力；
所述逻辑门限控制模块，将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，输出压力控制结果；
所述调压输出模块，根据所述压力控制结果判断是否需要调压，若需要调压，则同时进行流量特性控制和比例微分控制，输出新的控制信号至调制器；反之，则将原有控制信号输出至调制器；
所述流量特性控制，包括：
根据理想气体方程，计算得到目标时间内的质量流量偏差与压强偏差的关系；所述压强偏差为所述目标压力与实际制动气室压力的偏差；
由所述质量流量偏差与压强偏差的关系得到所述质量流量偏差，并根据调制器的质量流量和电磁阀占空比的关系，由所述质量流量偏差得到控制信号的占空比。
7.如权利要求6所述控制系统，其特征在于，所述逻辑门限控制模块中，所述将所述估计压力与目标压力的误差进行逻辑门限控制，包括：
将所述估计压力与所述目标压力的差值作为所述误差，所述误差在预先设定的许可范围，则所述逻辑门限取消压强的控制，进入保压状态，并维持当前控制信号不变；
反之，所述误差超出预先设定的许可范围，所述逻辑门限进行压力控制，并输出控制后的压力。
8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至5所述方法中的任一方法。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至5所述方法中的任一方法的指令。
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