CN114625013A - 一种能量回馈的控制方法和三输入一输出模糊控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能量回馈的控制方法和三输入一输出模糊控制器,通过状态估计和模糊控制计算电制动扭矩,实现了整车在运行于不同工况下的最优电制动的功能。本发明优化了整车电制动回收能量,增加了整车续驶里程,有效提高了整车经济性。本发明适用于具有能量回馈电动汽车的电制动回收的控制。
Description
技术领域
本发明属能量回收技术领域,具体涉及一种能量回馈的控制方法和三输入一输出模糊控制器。
背景技术
电动汽车包含混合动力和纯电动车型,采用状态估计和模糊控制方法进行电制动回收控制方法;现有电动汽车滑行能量回收技术方案参考车速或电机转速,通过标定电制动力查表的方法进行电制动回收,控制算法简单,参考整车因素较少,不能充分适用于整车运行状态,续驶里程、整车经济性仍有提高的空间。
采用单一参考变量(车速或电机转速)进行能量回收,对纯电工况续驶里程和整车经济性的提高空间有限,随着用户对续驶里程要求高、整车经济性的严格要求,采用单一参考变量(车速或电机转速)进行能量回收远远不能满足当前用户要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种能量回馈的控制方法,用于实现整车在运行于不同工况下的最优电制动。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种能量回馈的控制方法,包括以下步骤:
S0:建立能量回馈控制系统的模型;
S1:获取油门踏板开度,通过ESC采集整车当前车速u,计算电驱动轮边输出扭矩Ttq,并对上述采集的信息进行转态估计;
S2:采用自适应卡尔曼估算整车质量m和道路坡度i;
S3:根据包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i的三个输入变量,采用三输入一输出模糊逻辑控制器计算并输出电制动减速度a。
按上述方案,所述的步骤S2中,具体步骤为:
S21:设车轮滚动半径为r,重力加速度为g,空气密度为ρ,减速箱速比为ig,主减速比为i0,风阻系数为CD,迎风面积为A,滚动阻力系数为f,传递效率为η,质量换算系数为δ;初始化参数,确定系统的状态方程和量测方程:
其中,
S23:设Hk为量测矩阵,vk为量测噪声,对量测方程进行线性化处理:
S24:设F为状态方程,对X求偏导的雅克比矩阵,计算先验状态向量:
Xk=FXk-1+qk-1;
进一步的,所述的步骤S27中,具体步骤为:
S272:设b为遗忘因子,范围选择0<b<1,计算权重系数
dk=(1-b)/(1-bk+1);
S276:设vk为修正项
计算量测噪声协方差估计
S277:计算增益矩阵
S278:计算状态估计
S279:计算均方误差矩阵
Pk=[I-KkHk]Pk,k-1;
S2710:得到
按上述方案,所述的步骤S3中,具体步骤为:
S31:确定系统输入变量包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i,输出变量包括电制动减速度a;
S32:输入隶属度函数,将输入变量与输出变量的精确量转化为对应变量的模糊集合;
S33:制定模糊规则:
如果整车车速u=A1,且道路坡度i=A2,且整车质量m=A3,则电制动减速度a=A4;
S35:采用中位数法对输出模糊量解模糊,输出隶属度函数;
S36:根据电制动减速度计算电制动扭矩:
Tch=m*a*r*η/(i0*ig)。
进一步的,所述的步骤S32中,具体步骤为:输入变量的模糊集合包括小、中、大;输出变量的模糊集合包括极小、稍小、一般、稍大、极大。
一种用于能量回馈的控制方法的三输入一输出模糊控制器,包括依次串联的模糊化模块、模糊推理模块、解模糊模块;模糊化模块用于输入包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i的变量,并输入隶属度函数,将输入变量与输出变量的精确量转化为对应变量的模糊集合;模糊推理模块用于制定模糊规则,并根据模糊规则进行模糊推理,采用Mamdani推理法决策模糊输出量电制动减速度a;解模糊模块用于采用中位数法对输出模糊量解模糊,输出隶属度函数。
一种计算机存储介质,其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序,该计算机程序执行如权利要求1至5中任意一项所述的一种能量回馈的控制方法。
本发明的有益效果为:
1.本发明的一种能量回馈的控制方法和三输入一输出模糊控制器,通过状态估计和模糊控制计算电制动扭矩,实现了整车在运行于不同工况下的最优电制动的功能。
2.本发明优化了整车电制动回收能量,增加了整车续驶里程,有效提高了整车经济性。
3.本发明适用于具有能量回馈电动汽车的电制动回收的控制。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是本发明实施例的卡尔曼算法流程图。
图3是本发明实施例的更新误差估计流程图。
图4是本发明实施例的模糊控制流程图。
具体实施方式
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。
参见图1,本发明实施例的一种能量回馈的控制方法,包括以下步骤:
S1:获得油门踏板开度,计算出轮边输出扭矩Ttq,采集ESC的车速信号u;
S2:采用自适应卡尔曼估计当前整车质量m和道路坡度i,参见图2:
S21:初始化参数,确定系统的状态方程和量测方程;
已知车轮滚动半径为r,重力加速度为g,空气密度为ρ,减速箱速比ig,主减速比i0,风阻系数CD,迎风面积A,滚动阻力系数f,传递效率η,质量换算系数δ;
其中,
S23:设Hk为量测矩阵,vk为量测误差,对量测方程进行线性化处理:
S24:设F为状态方程,对X求偏导的雅克比矩阵,计算先验状态向量:
Xk=FXk-1+qk-1;
S3:采用三输入一输出模糊逻辑控制器计算电制动减速度a,参见图4
S31:确定系统输入量(车速u、坡度i、重量m),输出量(电制动减速度a);
S32:将输入输出的精确量转化为对应变量的模糊集合;(输入变量(小、中、大),输出变量(极小、稍小、一般、稍大、极大))
S33:模糊规则制定;
If车速=**,and坡度=**,and重量=**,Then电制动扭矩系统=**
S34:模糊推理;
根据模糊控制规则进行模糊推理,采用Mamdani推理法决策模糊输出量(电制动减速度a);
S35:对输出模糊量解模糊,采用中位数法;
S36:根据电驱动系统能力,解输出量计算制动扭矩。
Tch=m*a*r*η/(i0*ig)
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,本发明的保护范围不限于上述实施例。所以,凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰,均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种能量回馈的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
S0:建立能量回馈控制系统的模型;
S1:获取油门踏板开度,通过ESC采集整车当前车速u,计算电驱动轮边输出扭矩Ttq,并对上述采集的信息进行转态估计;
S2:采用自适应卡尔曼估算整车质量m和道路坡度i;
S3:根据包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i的三个输入变量,采用三输入一输出模糊逻辑控制器计算并输出电制动减速度a。
2.根据权利要求1所述的一种能量回馈的控制方法,其特征在于:所述的步骤S2中,具体步骤为:
S21:设车轮滚动半径为r,重力加速度为g,空气密度为ρ,减速箱速比为ig,主减速比为i0,风阻系数为CD,迎风面积为A,滚动阻力系数为f,传递效率为η,质量换算系数为δ;初始化参数,确定系统的状态方程和量测方程:
其中,
S23:设Hk为量测矩阵,vk为量测噪声,对量测方程进行线性化处理:
S24:设F为状态方程,对X求偏导的雅克比矩阵,计算先验状态向量:
Xk=FXk-1+qk-1;
3.根据权利要求2所述的一种能量回馈的控制方法,其特征在于:所述的步骤S27中,具体步骤为:
S272:设b为遗忘因子,范围选择0<b<1,计算权重系数
dk=(1-b)/(1-bk+1);
S276:设vk为修正项
计算量测噪声协方差估计
S277:计算增益矩阵
S278:计算状态估计
S279:计算均方误差矩阵
Pk=[I-KkHk]Pk,k-1;
S2710:得到
4.根据权利要求1所述的一种能量回馈的控制方法,其特征在于:所述的步骤S3中,具体步骤为:
S31:确定系统输入变量包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i,输出变量包括电制动减速度a;
S32:输入隶属度函数,将输入变量与输出变量的精确量转化为对应变量的模糊集合;
S33:制定模糊规则:
如果整车车速u=A1,且道路坡度i=A2,且整车质量m=A3,则电制动减速度a=A4;
S35:采用中位数法对输出模糊量解模糊,输出隶属度函数;
S36:根据电制动减速度计算电制动扭矩:
Tch=m*a*r*η/(i0*ig)。
5.根据权利要求4所述的一种能量回馈的控制方法,其特征在于:所述的步骤S32中,具体步骤为:输入变量的模糊集合包括小、中、大;输出变量的模糊集合包括极小、稍小、一般、稍大、极大。
6.一种用于权利要求1至5中任意一项所述的能量回馈的控制方法的三输入一输出模糊控制器,其特征在于:包括依次串联的模糊化模块、模糊推理模块、解模糊模块;
模糊化模块用于输入包括整车车速u、整车质量m和道路坡度i的变量,并输入隶属度函数,将输入变量与输出变量的精确量转化为对应变量的模糊集合;
模糊推理模块用于制定模糊规则,并根据模糊规则进行模糊推理,采用Mamdani推理法决策模糊输出量电制动减速度a;
解模糊模块用于采用中位数法对输出模糊量解模糊,输出隶属度函数。
7.一种计算机存储介质,其特征在于:其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序,该计算机程序执行如权利要求1至5中任意一项所述的一种能量回馈的控制方法。
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