[發明專利]一種具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202011334629.1
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112356817B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 靳立強;張奇祥;王凱;許杰;田夢杰;崔明萱
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60T13/74
• 分類號: B60T13/74;B60T17/22
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

1.一種具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統的控制方法，使用具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、采集車輛在一個周期內的實際車速信號、安全距離信號和主電機的轉速信號，且所述實際車速信號不為零；

步驟二、通過電控單元判斷主電機是否工作正常：

若主電機工作正常，則通過制動主缸進行制動；

若主電機工作異常，則通過第一電磁閥和第二電磁閥使備份電機和備份建壓缸接入制動回路，通過所述備份電機和備份建壓缸進行制動；

步驟三、通過所述實際車速信號和安全距離信號獲得期望制動壓力、期望制動推桿位移和電機期望電流；

其中，所述期望制動壓力滿足：

式中，p^*為期望制動壓力，f_a-p(p)為制動系統中制動減速度與制動主缸或者備份建壓缸的壓力的關系函數，a為制動減速度，p為制動主缸或者備份建壓缸的壓力，為期望制動減速度；

所述期望制動減速度滿足：

式中，n_b為安全系數，且n_b＞1，a_b為制動減速度；

其中，所述制動減速度滿足：

式中，u_a0為實際車速信號，s為安全距離信號，τ′₂為消除制動器間隙所需時間，τ″₂為制動器制動力增長所需時間；

所述期望制動推桿位移滿足：

式中，y^*為期望制動推桿位移，f_p-y(y)為制動系統中制動主缸或者備份建壓缸的壓力與其各自的制動推桿位移的關系函數，y為實際制動推桿位移；

所述電機期望電流滿足：

式中，i^*為電機期望電流，為位置調節控制率，為速度調節控制率，為誤差積分控制率；

步驟四、根據電機期望電流、電機實際勵磁軸電流、實際轉矩軸電流和實際轉速產生期望的PWM信號，控制所述主電機或者備份電機的運動；

步驟五、當車輛的實際車速為零且不在坡道上，并在設定時間段內保持不變時，判斷車輛進入靜止狀態，所述制動主缸第一活塞和第二活塞回位，所述備份電機反轉使所述備份建壓缸的活塞回位，制動結束；

其中，所述具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統包括：

儲液罐；以及

制動主缸，其與所述儲液罐相連接；

主電機，其與所述制動主缸的主缸推桿相連接，用于所述制動主缸的壓力調節；

備份建壓缸，其與所述儲液罐相連接；

備份電機，其與所述備份建壓缸的活塞相連接，用于驅動所述備份建壓缸的活塞運動；

ESC執行模塊，其可選擇的與所述制動主缸或者備份建壓缸相連接，用于控制制動輪缸的壓力。

2.如權利要求1所述的具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統的控制方法，其特征在于，所述周期為20ms；

所述步驟二中電機是否工作正常的判斷標準為：

在五個周期內，所述制動主缸的實際制動壓力與期望制動壓力的誤差小于等于20％時，所述主電機工作正常，否則所述主電機工作異常；

所述步驟五中的設定時間段為0.5s。

3.如權利要求2所述的具有備份模式的無人駕駛汽車制動系統的控制方法，其特征在于，所述電機期望電流通過PID控制算法得出，其中，所述位置調節控制率滿足：

式中，K_p1為比例項增益，K_i1為積分項增益，K_d1為微分項增益，T為一個采集周期，Δy為制動推桿的位置偏差；

其中，所述制動推桿的位置偏差滿足：

Δy＝y^*-y；

式中，Δy為制動推桿的位置偏差；

所述速度調節控制率滿足：

式中，K_p2為比例項增益，K_i2為積分項增益，K_d2為微分項增益，Δy′為制動推桿的速度偏差；

其中，所述制動推桿的速度偏差滿足：

Δy′＝y^*′-y′；

式中，Δy′為制動推桿的速度偏差，y^*′為期望制動推桿速度，y′為實際制動推桿速度；

所述誤差積分控制率滿足：

式中，K_i3為積分項增益。