[發明專利]一種電動助力制動系統自適應摩擦補償控制方法

有效

• 申請號: 202011504372.X
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112526887B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 馮能蓮;張衛強;雍加望;李巖松
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種電動助力制動系統自適應摩擦補償控制方法，其特征在于，將前饋控制和反饋控制相結合，所述前饋控制包含靜態前饋摩擦補償和自適應動態前饋摩擦補償；

所述的靜態前饋摩擦補償是根據系統狀態由電動助力制動系統的逆動力學模型計算獲得；

所述的自適應動態前饋摩擦補償是在每個采樣周期內根據估計的系統狀態計算自適應前饋摩擦補償的數值，包含自適應動態系數估計和自適應摩擦補償摩擦力計算兩部分；所述的自適應動態前饋摩擦補償通過兩個擴展GMS摩擦模型得到，在自適應動態系數估計中應用的為第一擴展GMS摩擦模型，在自適應摩擦前饋補償中估計系統摩擦力矩中應用的為第二擴展GMS摩擦模型；

擴展GMS摩擦模型建立步驟為：

[1]建立總的擴展GMS摩擦模型的數學模型：

式中為估計的系統總的摩擦力，為自適應動態系數，F_C(z,ω,T)為系統的庫倫摩擦力矩，F_v(ω,t)為系統的粘滯摩擦力矩；z為系統的狀態，ω為電機的轉速，T為機構的扭矩，t為系統的溫度；

[2]系統的庫倫摩擦力矩為：

F_C(z,ω,T)＝F(T)H(z,ω)

其中，F(T)為庫侖摩擦系數函數；H(z,ω)為滯后函數；

對GMS模型做以下假設：

1)F(T)＝F_C,0+F_C,1T²

其中F_C,0為空載時的庫侖摩擦系數，F_C,1為有負載時的庫侖摩擦系數；

2)

其中F_i＝k_iδ_i，F_i為第i個基本塊的摩擦力，k_i為每個基本塊的剛度系數，δ_i每個基本塊的彈性形變；C^-1(·)為周期為2π的可逆函數，作為輸出方程和彈簧形變極限，表示M個基本塊摩擦力求和；

[3]系統的粘滯摩擦力矩為：

式中sgn(·)為符號函數；F_S為Stribeck摩擦系數；F(0)＝F_C,0，exp(·)為指數函數；|·|為絕對值函數；V_S為Stribeck速度；μ為Stribeck形狀系數；F_V,1，F_V,2，F_V，3分別為第一摩擦速度系數、第二摩擦速度系數和第三摩擦速度系數；F_t,1，F_t,2分別為第一摩擦溫度系數和第二摩擦溫度系數；t₀為指定溫度；

[4]系統參數辨識：根據所建立的電動助力制動系統的GMS模型可知，模型的靜態摩擦參數有四個參數，分別為：F_C,0，F_C,1，F_S，V_S，μ，F_V,1，F_V,2，F_V，3，F_t,1，F_t,2所述十個靜態參數應用遺傳算法結合測試結果辨識得到。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于：所述的自適應動態系數通過非線性滑膜觀測器和擴展GMS摩擦模型得到；所述非線性滑膜觀測器是根據可測量的值估計系統的狀態，利用這些估計的系統的狀態量來驅動自適應估計；所述可測量的值包括電機電流和轉角，制動主缸液壓力和溫度；估計信號包括系統各部件位移速度和加速度，轉矩和溫度，電機轉角轉速；根據估計的系統的狀態量計算系統的摩擦力F，根據估計的系統的狀態量和初始自適應動態系數代入所述第一擴展GMS摩擦模型得到估計的摩擦力以為目標函數采用梯度下降法計算自適應動態系數。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于：自適應動態系數和根據所述逆動力學模型計算的轉矩和溫度代入所述第二GMS摩擦模型中得到系統自適應動態摩擦補償的摩擦力矩。