一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，由具有自適應(yīng)能力的改進(jìn)型自抗擾控制器構(gòu)成，包括最速跟蹤微分器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，非線性反饋控制律和能夠?qū)崟r(shí)更新非線性反饋控制律參數(shù)的自適應(yīng)模塊。基于這種控制算法的車載電子控制單元(ECU)接受來(lái)自各種車載傳感器的信息，根據(jù)滑轉(zhuǎn)率定義式由期望滑轉(zhuǎn)率計(jì)算出此時(shí)的期望車輪轉(zhuǎn)速與實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，經(jīng)由具有自適應(yīng)能力的改進(jìn)型自抗擾控制器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，輸入給電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)整，從而降低在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的滑轉(zhuǎn)率，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑，提高電動(dòng)汽車行駛穩(wěn)定性。本發(fā)明致力于由智能控制器根據(jù)控制算法調(diào)整電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑。
【專利說(shuō)明】一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油等化石能源的枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題的越來(lái)越嚴(yán)重，內(nèi)燃機(jī)車在未來(lái)顯然不能滿足社會(huì)發(fā)展和需要，人們也積極尋找到和關(guān)注它的替代品一電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車使用電能，零排放，本身不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染。國(guó)外有科學(xué)研究表明即使在現(xiàn)階段計(jì)算發(fā)電過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的污染，電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境造成的污染也會(huì)比內(nèi)燃機(jī)車下降40%。電動(dòng)汽車最大的優(yōu)勢(shì)在于其采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此其轉(zhuǎn)矩可以精確控制，特別是當(dāng)使用輪轂電機(jī)后，可以對(duì)四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)矩實(shí)行獨(dú)立控制，電動(dòng)汽車可控制的自由度和安全性可以得到很大的提高，這些都是內(nèi)燃機(jī)車無(wú)法比擬的。安全性的控制分為被動(dòng)安全控制和主動(dòng)安全控制，被動(dòng)安全性例如安全帶，安全氣囊等，而電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)是一種電動(dòng)汽車主動(dòng)安全性控制系統(tǒng)。當(dāng)電動(dòng)汽車在低附著路面上行駛時(shí)，特別是加速行駛時(shí)，其電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可能會(huì)超過(guò)路面所能提供的最大的附著力所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)此情況發(fā)生時(shí)，其輪速與車速的差距會(huì)越來(lái)越大，導(dǎo)致車輪急劇滑轉(zhuǎn)，滑差率由穩(wěn)定區(qū)進(jìn)入非穩(wěn)定區(qū)，電動(dòng)汽車與路面之間的附著力下降，從而極有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)上一些驅(qū)動(dòng)防滑控制方法主要有:
[0004]1.門限邏輯控制方法。主要是設(shè)置門限邏輯控制值來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑，可設(shè)置的門限邏輯變量可以是門限車輪角加速度等。當(dāng)檢測(cè)到的角加速度信號(hào)超過(guò)門限值時(shí)，由ECU控制單元調(diào)整電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑。
[0005]2.PID控制方法。PID控制器在驅(qū)動(dòng)防滑控制中的應(yīng)用主要是針對(duì)輪胎與地面的附著率控制。其輸入是實(shí)際滑轉(zhuǎn)率與期望滑轉(zhuǎn)率之間的差值，其輸出是電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的調(diào)整值，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑。
[0006]3.模糊控制方法。模糊控制器在驅(qū)動(dòng)防滑控制中的應(yīng)用也主要是針對(duì)輪胎與地面的附著率控制。其輸入可以實(shí)際滑轉(zhuǎn)率與期望滑轉(zhuǎn)率之間的偏差及偏差的變化率，也可以使其他的一些物理量，輸出仍然是電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的調(diào)整值。
[0007]然而，以上幾種傳統(tǒng)的控制方法由于其本身的局限性導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)防滑控制過(guò)程中影響了其驅(qū)動(dòng)防滑的效果。例如，門限邏輯控制中，門限邏輯值的設(shè)定對(duì)于多種復(fù)雜路況的下的不適應(yīng)性；PID控制多應(yīng)用于線性系統(tǒng)，但含輪胎模型的電動(dòng)汽車是一個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，而且PID參數(shù)對(duì)于復(fù)雜路況的變化并不具有很好的適應(yīng)性。對(duì)于非線性系統(tǒng)的控制，選擇模糊控制是一種不錯(cuò)的選擇，但是模糊控制在控制過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)存在穩(wěn)態(tài)誤差和震顫現(xiàn)象。以上幾種控制方法的缺陷導(dǎo)致了目前傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)令人十分滿意的驅(qū)動(dòng)防滑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對(duì)一些傳統(tǒng)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)控制過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出一種適用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑的控制方法。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，包括自抗擾控制器、參數(shù)自適應(yīng)模塊、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、輪轂電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器，所述自抗擾控制器中包括最速跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性反饋控制律；
[0010]先將期望滑轉(zhuǎn)率Stl經(jīng)下面的公式(2)轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到電動(dòng)汽車的期望車輪轉(zhuǎn)速ωO信號(hào)并輸入到最速跟蹤微分器模塊的輸入端；
[0011]電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，輪胎的滑轉(zhuǎn)率與附著系數(shù)一種非線性關(guān)系，當(dāng)電動(dòng)汽車的輪胎滑轉(zhuǎn)率小于最佳滑轉(zhuǎn)率(期望滑轉(zhuǎn)率)時(shí)，輪胎與地面的附著系數(shù)是隨著滑轉(zhuǎn)率的增加而增加，此時(shí)滑轉(zhuǎn)率處于穩(wěn)定區(qū)；當(dāng)電動(dòng)汽車的輪胎滑轉(zhuǎn)率大于最佳滑轉(zhuǎn)率(期望滑轉(zhuǎn)率)時(shí)，輪胎與地面的附著系數(shù)是隨著滑轉(zhuǎn)率的增加而下降的，此時(shí)滑轉(zhuǎn)率處于非穩(wěn)定區(qū)。驅(qū)動(dòng)過(guò)程中滑轉(zhuǎn)率的定義如下:
fir-V.1 λ
[0012]S =--⑴
ωτ
[0013]其中，s表示車輪滑轉(zhuǎn)率，ω表示車輪轉(zhuǎn)速，V表示車速，r表示車輪半徑。
[0014]在某個(gè)期望滑轉(zhuǎn)率下所對(duì)應(yīng)的期望車輪轉(zhuǎn)速如下:
_5]崎(2)
[0016]其中，Stl表示期望車輪滑轉(zhuǎn)率，Oci表示期望車輪轉(zhuǎn)速，V表示車速，r表示車輪半徑；
[0017]最速跟蹤微分器用來(lái)對(duì)輸入的期望車輪轉(zhuǎn)速起到過(guò)度的作用，輸出期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值及其變化率，其完整的算法如下:
e = — W0
[0018]卜'—“叫》)(3)
ω: = ω0 + ΗΑω0
Aoj^ = Α(ιζ + hfh
[0019]其中，ω/表示期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值，GJci表示期望車輪轉(zhuǎn)速，Δ ω:表示期望車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率，r0, h是兩個(gè)可調(diào)參數(shù)。
[0020]所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器經(jīng)過(guò)下面公式(4)輸出實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值ω/和實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率Λ ω:信號(hào)；
[0021]擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速ω和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入u來(lái)跟蹤估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)和擾動(dòng)，其完整的算法如下:
e = (O1.- d)'fe =Jef = jal(i\0.25,i))
(O = (O + // (δ (O —Bn,c\'
[0022]Iat / a 01 ； 、⑷
Δω,, =Acoi, +h{z,+
z3 =z3 +h{-fi0Je,)
[0023]其中，ω/表示實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值，ω表示由旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速，Λ ω Z表示實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率，Z3表示擴(kuò)張狀態(tài)量，S，h，β01, β02, Ptl3為可調(diào)參數(shù)，u表示實(shí)際誤差反饋控制量。
[0024]所述最速跟蹤微分器輸出信號(hào)和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器輸出信號(hào)分別作比較后得出變量^和e2，作為非線性反饋控制律和參數(shù)自適應(yīng)模塊的輸入信號(hào)，參數(shù)自適應(yīng)模塊在線調(diào)整非線性反饋控制律中的兩個(gè)參數(shù)Pu、β12;非線性狀態(tài)反饋控制律其完整的算法如下面公式(5):
U = ?O - ω二 e2 = Δ?0 —c、
[0025](5)
I = β' ,?,, S) + Pnfa!(e2, a2, d')
[0026]其中,U0表示誤差反饋控制量，β η, β 12是可調(diào)參數(shù)，α 1? α 2通常取0.5,0.25,其余參數(shù)與前述公式中的參數(shù)意義相同。
[0027]所述非線性反饋控制律的輸出信號(hào)經(jīng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器擾動(dòng)補(bǔ)償，擾動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程完整算法如下面公式(6):
[0028]U = U0-C6)

O0
[0029]其中，可調(diào)參數(shù)Idci是決定補(bǔ)償強(qiáng)弱的“補(bǔ)償因子”。Utl是誤差反饋控制量，U是實(shí)際誤差反饋控制量；
[0030]所述非線性反饋控制律的輸出信號(hào)經(jīng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器擾動(dòng)補(bǔ)償后，輸入到輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與輪轂電機(jī)連接，控制輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)后送入擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速，觀測(cè)得到輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速及其變化率。
[0031]作為優(yōu)選，所述參數(shù)自適應(yīng)模塊是基于模糊邏輯推理的參數(shù)在線自整定控制器，在參數(shù)自適應(yīng)模塊中，以ei及其變化率Λ θι通過(guò)模糊推理輸出β η的值，以e2及其變化率Ae2通過(guò)模糊推理輸出β12的值。在參數(shù)自適應(yīng)模塊推理P11的過(guò)程中，首先將&及其變化率進(jìn)行模糊化，其模糊論域均可選擇為{-8，_7，-6，…，0，…，6，7，8}，隸屬度函數(shù)曲線均采取三角形，模糊集合為{NB，匪，NS, Ζ0, PS, PM, PB}，且當(dāng)輸入模糊集合元素在ZO附近時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)豐富，當(dāng)輸入模糊集合元素遠(yuǎn)離ZO時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)稀疏。在模糊推理過(guò)程中遵循的原則是當(dāng)ei及其變化率處于零附近，而且是以控制ei為主。β η的模糊論域與模糊集合均與ei相同，經(jīng)過(guò)采用重心法的清晰化過(guò)程后輸出P11的更新值。β12采用與P11自適應(yīng)過(guò)程中相同的模糊集合，論域和規(guī)則，首先對(duì)％及其變化率△%進(jìn)行模糊化，隸屬度函數(shù)曲線均取三角形，當(dāng)輸入模糊集合元素在ZO附近時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)豐富，當(dāng)輸入模糊集合元素遠(yuǎn)離ZO時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)稀疏，而且是以控制e2為主，最后經(jīng)過(guò)采用重心法的清晰化過(guò)程后輸出β 12的更新值從而實(shí)現(xiàn)對(duì)β 12值的實(shí)時(shí)更新。
[0032]作為優(yōu)選，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中PWM調(diào)制方法為空間矢量調(diào)制法和直接轉(zhuǎn)矩控制。
[0033]作為優(yōu)選，所述的輪轂電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
[0034]有益效果:本發(fā)明使用了一種新型的控制算法用于電動(dòng)汽車防滑控制系統(tǒng)，這種控制方法使用最速跟蹤微分器的好處在于:對(duì)于不同的路面，其期望的最佳滑轉(zhuǎn)率可能是一個(gè)突變值，因此期望車輪轉(zhuǎn)速也是一個(gè)突變值，將變化的期望車輪轉(zhuǎn)速輸入給最速跟蹤微分器，輸出期望車輪轉(zhuǎn)速的光滑的跟蹤值及其變化率值，避免了超調(diào)和快速性的矛盾。使用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的好處在于:不僅能夠觀測(cè)到輪轂電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，還能觀測(cè)輸出轉(zhuǎn)速的變化率值及擴(kuò)張狀態(tài)信號(hào)，并在控制中進(jìn)行補(bǔ)償，其作用相當(dāng)于PID控制中的積分單元，但避免了積分單元的引入使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。在此控制器中，最速跟蹤微分器模塊和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器中的參數(shù)具有很寬的適用范圍和很強(qiáng)的繼承性，所以其中的參數(shù)一旦確定可以不用再做改變，但是非線性反饋控制律中的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響很大，β ^增大會(huì)導(dǎo)致振蕩次數(shù)增加，減小會(huì)導(dǎo)致跟蹤速度變慢，振蕩幅度增大；β 12增大會(huì)出現(xiàn)高頻噪聲，減小會(huì)導(dǎo)致控制效果出現(xiàn)發(fā)散，特別是對(duì)于電動(dòng)汽車這種外界干擾強(qiáng)的系統(tǒng)，外界負(fù)載情況變化復(fù)雜，因此需要自增加了參數(shù)實(shí)時(shí)更新模塊，讓非線性反饋控制律中的參數(shù)能夠針對(duì)路面狀況變化和外界其他干擾選擇不同的合適值，以增強(qiáng)這種控制器的魯棒性，從而實(shí)現(xiàn)更好的驅(qū)動(dòng)防滑的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的參數(shù)自適應(yīng)模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]如圖1所示，一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，包括自抗擾控制器1、參數(shù)自適應(yīng)模塊2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3、輪轂電機(jī)4和旋轉(zhuǎn)編碼器5，所述自抗擾控制器I中包括最速跟蹤微分器6、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器8和非線性反饋控制律7?；谶@種控制算法的車載電子控制單元(ECU)接受來(lái)自各種車載傳感器的信息，由最速跟蹤微分器6給出期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值及其變化率，與擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器8給出的實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的觀測(cè)值及其變化率，兩者分別進(jìn)行比較，比較值同時(shí)送入非線性狀態(tài)反饋控制律7和參數(shù)自適應(yīng)模塊2，由參數(shù)自適應(yīng)模塊2通過(guò)模糊邏輯推理在線調(diào)整非線性反饋控制律中的參數(shù)，非線性反饋控制律7輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器8擾動(dòng)補(bǔ)償后送入輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3與輪轂電機(jī)4連接，控制輪轂電機(jī)4的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輪轂電機(jī)4的轉(zhuǎn)速通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器5檢測(cè)后送入擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器8，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器8根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速，觀測(cè)得到輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速及其變化率。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3采用空間矢量法調(diào)制PWM波去驅(qū)動(dòng)逆變器，輪轂電機(jī)4的控制策略采用直接轉(zhuǎn)矩控制以滿足電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速變化。
[0039]本發(fā)明中的參數(shù)自適應(yīng)模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)模糊推理對(duì)非線性反饋控制律進(jìn)行參數(shù)在線更新。
[0040]如圖2所示，此種模塊對(duì)輸入信息進(jìn)行3個(gè)處理過(guò)程，分別是輸入信息的模糊化過(guò)程，邏輯推理過(guò)程，清晰化過(guò)程。其入信號(hào)采用最速跟蹤微分器的輸出與擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器輸出之間分別作比較之后的值，經(jīng)過(guò)模糊推理過(guò)程輸出為非線性反饋控制律的兩個(gè)參數(shù)β n、β 12，實(shí)現(xiàn)非線性反饋控制律參數(shù)的在線更新。
[0041]參數(shù)自適應(yīng)模塊2是基于模糊推理的參數(shù)在線自整定控制器。參數(shù)自適應(yīng)模塊的輸入信號(hào)是最速跟蹤微分器的輸出信號(hào)(期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值《J及變化率Λ ω；)與擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的輸出信號(hào)(實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的觀測(cè)值ω:及其變化率Λ ω；)分別作比較后得出變量61和％。非線性反饋控制律中的參數(shù)P11和β12的作用類似于PID控制器中Kp和Kd，因此在自適應(yīng)模塊中，以θι及其變化率Λ θι通過(guò)模糊推理輸出β η的值，以e2及其變化率Ae2通過(guò)模糊推理輸出β12的值。在參數(shù)自適應(yīng)模塊推理P11的過(guò)程中，首先將θ!及其變化率進(jìn)行模糊化，其模糊論域可選擇為{_8，-7，-6，…，O，-,6,7, 8}，隸屬度函數(shù)曲線均采取三角形，模糊集合為{NB，匪，NS, ZO, PS, PM, PB}，且當(dāng)模糊輸入變量在ZO附近時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)豐富，當(dāng)模糊輸入變量遠(yuǎn)離ZO時(shí)，模糊語(yǔ)言可以適當(dāng)稀疏。在模糊推理過(guò)程中遵循的原則是當(dāng)ei及其變化率處于零附近，而且主要是以控制ei為主。β η的模糊論域與模糊集合均與ei相同，經(jīng)過(guò)采用重心法的清晰化過(guò)程后輸出β η的更新值。β 12的自適應(yīng)過(guò)程與P11類似，可以采用與P11自適應(yīng)過(guò)程中相同的模糊論域和模糊規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)β12值的實(shí)時(shí)更新。
[0042]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，其特征在于:包括自抗擾控制器(I)、參數(shù)自適應(yīng)模塊(2)、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)、輪轂電機(jī)(4)和旋轉(zhuǎn)編碼器(5)，所述自抗擾控制器⑴中包括最速跟蹤微分器(6)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器⑶和非線性反饋控制律(7)； 先將期望滑轉(zhuǎn)率sO經(jīng)下面的公式(2)轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到電動(dòng)汽車的期望車輪轉(zhuǎn)速Oci信號(hào)并輸入到最速跟蹤微分器模塊出)的輸入端； ω0 —----(2)
(1-?)廠 其中，S0表示期望車輪滑轉(zhuǎn)率，Otl表示期望車輪轉(zhuǎn)速，V表示車速，r表示車輪半徑；所述最速跟蹤微分器(6)經(jīng)過(guò)下面公式(3)輸出兩個(gè)信號(hào)，分別為期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值ω J和期望車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率Λ ωΖ;
e = (Oq — ?>0
Jh = Jhan(i\A(4,rriJi) ω? ^ ΗΑωΙ = W、、+ hjh 其中，COc;表示期望車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值，COtl表示期望車輪轉(zhuǎn)速，Δ COc;表示期望車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率，r0, h是兩個(gè)可調(diào)參數(shù)； 所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(8)經(jīng)過(guò)下面公式(4)輸出實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值ω:，實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率△ 信號(hào)及擴(kuò)張狀態(tài)信號(hào)Z3 ；e = OJa - a.), Je = Jal(e,0-5,1)), Jei = β//(('0.25，?、)μ:； = μ；；+//(AM；；-Ane)⑷
Ar",: =Acol +/;(z1-/Wcm")"")
Zj = z; + Ii1-ZiuJei) 其中，ω/表示實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速的跟蹤值，ω表示由旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速，Δ ω J表示實(shí)際車輪轉(zhuǎn)速跟蹤值的變化率，Z3表示擴(kuò)張狀態(tài)量，δ，h，β01, β02, Ptl3為可調(diào)參數(shù)，u表示實(shí)際誤差反饋控制量； 所述最速跟蹤微分器(6)輸出信號(hào)和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(8)輸出信號(hào)分別作比較后得出變量61和％，作為非線性反饋控制律(7)和參數(shù)自適應(yīng)模塊(2)的輸入信號(hào)，參數(shù)自適應(yīng)模塊(2)在線調(diào)整非線性反饋控制律(7)中的兩個(gè)參數(shù)β η、β 12 ;非線性狀態(tài)反饋控制律其完整的算法如下面公式(5): Je1= COq - col’e2 = Aiy0* -Acol⑴
[m0 = β' Jal(e,, ax, + βχ? fal{e2, a?, Λ') 其中，βη，β12是可調(diào)參數(shù)，參數(shù)Ct1, α 2通常取值分別為0.5和0.25, Utl表示誤差反饋控制量，其余參數(shù)與前述公式中的參數(shù)意義相同； 所述非線性反饋控制律(7)的輸出信號(hào)經(jīng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器⑶擾動(dòng)補(bǔ)償，擾動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程完整算法如下面公式(6): U = U -迎(6 其中，Z3(t)表示擴(kuò)張狀態(tài)量，可調(diào)參數(shù)k是決定補(bǔ)償強(qiáng)弱的“補(bǔ)償因子”，Utl表示誤差反饋控制量，U表示實(shí)際的誤差反饋控制量； 所述非線性反饋控制律(7)的輸出信號(hào)經(jīng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(8)擾動(dòng)補(bǔ)償后，輸入到輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(3)與輪轂電機(jī)(4)連接，控制輪轂電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輪轂電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器(5)檢測(cè)后送入擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(8)，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(8)根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速，觀測(cè)得到輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速及其變化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，其特征在于:所述參數(shù)自適應(yīng)模塊(2)是基于模糊邏輯推理的參數(shù)在線自整定控制器，在參數(shù)自適應(yīng)模塊(2)中，以θ!及其變化率Λ θι通過(guò)模糊推理輸出β η的值，以e2及其變化率Λ e2通過(guò)模糊推理輸出β 12的值；在參數(shù)自適應(yīng)模塊推理β π的過(guò)程中，首先將ei及其變化率進(jìn)行模糊化，其模糊論域均可選擇為{_8，-7，-6，…，O，…，6，7，8}，隸屬度函數(shù)曲線均采取三角形，模糊集合為{NB，匪，NS, ZO, PS, PM, PB}，且當(dāng)輸入模糊集合元素在ZO附近時(shí)，模糊語(yǔ)言豐富，當(dāng)輸入模糊集合元素遠(yuǎn)離ZO時(shí)，模糊語(yǔ)言稀疏；在模糊推理過(guò)程中遵循的原則是當(dāng)ei及其變化率處于零附近，而且是以控制ei為主；β π的模糊論域與模糊集合均與ei相同，經(jīng)過(guò)采用重心法的清晰化過(guò)程后輸出P11的更新值；β12采用與P11自適應(yīng)過(guò)程中相同的模糊集合，論域和規(guī)則，首先對(duì)e2及其變化率△ e2進(jìn)行模糊化，隸屬度函數(shù)曲線均取三角形，當(dāng)輸入模糊集合元素在ZO附近時(shí)，模糊語(yǔ)言豐富，當(dāng)輸入模糊集合元素遠(yuǎn)離ZO時(shí)，模糊語(yǔ)言稀疏，而且是以控制e2為主，最后經(jīng)過(guò)采用重心法的清晰化過(guò)程后輸出β 12的更新值從而實(shí)現(xiàn)對(duì)β 12值的實(shí)時(shí)更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，其特征在于:所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中PWM調(diào)制方法為空間矢量調(diào)制法和直接轉(zhuǎn)矩控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制方法，其特征在于:所述的輪轂電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK104228607SQ201410536875
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】張建忠, 胡省, 徐帥, 姜永將 申請(qǐng)人:東南大學(xué)