[發明專利]一種具有時滯補償功能的車輛電子機械制動裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010543947.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111873958A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 孫會來;李研強;許寬;于海洋;孟令雪;陳俊濤;王勇
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: B60T1/06
• 分類號: B60T1/06;B60T13/74;B60T8/17;B60T17/22
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 牟炳彥

1.一種具有時滯補償功能的車輛電子機械制動裝置，包括盤式制動器、信息采集系統和時滯控制系統；

其中盤式制動器由步進電動機(1)、太陽輪(2)、行星輪(3)、行星架(4)、齒圈(5)、傳動溝槽(6)、垂向推桿(7)、從動壓桿(8)、制動壓盤(9)、制動盤(10)、復位彈簧(11)組成，其特征在于：所述步進電動機(1)輸出軸與太陽輪(2)軸同軸相連并固定在制動器殼體(13)上，行星架(4)與行星輪(3)軸相連并固定在制動器殼體(13)上，行星架(4)是固定的無法運動，行星輪(3)可進行自轉，無法公轉；垂向推桿(7)、從動桿(8)相連并固定在制動器殼體(13)，其中步進電動機(1)與太陽輪(2)相連，三個行星輪(3)沿太陽輪(2)外齒圓周均勻分布，行星架(4)將三個行星輪(3)固定，齒圈(5)與三個行星輪(3)外齒嚙合；動力經步進電機(1)傳出，經過行星齒輪機構，實現減速增矩；其中步進電動機(1)作為驅動執行單元與太陽輪(2)通過鍵連接，步進電動機接受電力驅動后執行旋轉操作，齒圈(5)內表面為輪齒結構與行星輪嚙合，外表面加工有傳動溝槽(6)，垂向推桿(7)裝配于內，傳動溝槽(6)與垂向推桿(7)二者形成圓柱凸輪機構，垂向推桿(6)與水平推桿(7)為一體式結構；動力經步進電機(1)傳出，經過行星齒輪機構，實現減速增矩，而后經垂向推桿(7)、從動壓桿(8)將制動力傳遞至制動壓盤(9)，從而與制動盤(10)產生摩擦制動力；

其中信息采集系統由壓桿位移傳感器(21)、制動踏板角度傳感器(22)組成；

其中時滯控制系統由制動器等效模型(23)、時滯補償器(24)、經典控制模塊(25)和中央控制單元(27)組成。

2.如權利要求1所述的一種行星齒輪傳動機構與圓柱凸輪機構，其特征在于行星齒輪機構齒圈同時是圓柱凸輪機構的凸輪部分，具體特征是齒圈(5)外圓柱表面布置有傳動溝槽(6)，垂向推桿(7)伸入傳動滑槽(6)內，垂向推桿(7)與從動壓桿(8)相連，從動壓桿只能橫向移動，最終將步進電動機(1)的圓周運動轉化為直線運動，便于進行傳感器檢測與消除時滯的快速響應控制。

3.權利要求1所述的一種時滯補償器為史密斯時滯補償器，其特征在于引入一個和被控對象并聯的補償器對純滯后進行削弱和消除，Gc(s)表示前向控制系統函數，設置時滯補償器(24)：Gk(s)＝Gp(s)(1-e-τs)后，新的系統傳遞函數為：

較之于原控制系統分母上無時滯環節，間接地減小了系統的調節時間和超調量，結合經典控制理論的經典控制模塊(25)對制動系統進行控制，從而提高了系統的穩定性，實現高精度的控制。

4.一種消除時滯的控制系統，其特征在于以駕駛員制動信號為輸入控制目標，以制動器壓桿位移傳感器(21)為反饋信號，以制動器為控制對象，以制動器等效模型(23)、時滯補償器(24)、經典控制模塊(25)作為控制器，以上各部分組成閉環控制系統，通過建立基于本發明機械結構的制動器等效模型(23)及史密斯預估補償算法消除系統時滯；其中時滯控制系統設置有基于執行機構的時滯等效模塊，該電子機械結構的傳遞函數，即制動器等效模型(23)可化為

其中，Gp(s)表示被動對象含純時滯環節的函數，τ為系統的時滯因子；K為系統的比例函數；T1s、T2s為系統的時間常數。