[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

一種電動助力制動系統自適應摩擦補償控制方法，該方法基于擴展GMS摩擦模型建立了系統的摩擦模型，通過測量電動助力制動系統的各項參數，辨識擴展GMS摩擦模型的各項參數，實現電動助力制動系統摩擦模型的精確建模；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；所述的自適應動態前饋摩擦補償通過兩個擴展GMS摩擦模型得到。本發明通過對電動助力制動系統的摩擦模型的建模，采用動態加靜態前饋摩擦補償及反饋控制，實現了電動助力制動系統制動力矩的精確輸出。

技術領域

本發明涉及新能源汽車制動控制技術領域，尤其是設計一種電動助力制動系統自適應摩擦補償控制方法。

背景技術

近年來，采用電機驅動制動主缸活塞從而產生制動力的電動助力制動系統成為汽車領域新的研究熱點。電動助力制動系統一般以電機作為動力源，通過減速增矩機構和運動轉換機構將電機力轉化為制動主缸頂桿的推力從而和駕駛員一起推動制動主缸產生液壓力。系統的摩擦補償是電動助力制動系統的精確控制核心和難點。由于傳動機構本身特性及加工安裝誤差磨損等因素，系統還存在庫倫摩擦、遲滯損失等以及系統工作溫度對于粘滯摩擦的影響。這些非線性因素使機構的速度和力的關系呈現很大的非線性，可能電機助力不精確進而導致系統液壓力控制不精確。因此，需要準確的摩擦模型，表征電動助力系統機械機構的摩擦特性，并對摩擦帶來的非線性進行摩擦前饋補償。

發明內容

針對現有技術中的問題，一種電動助力制動系統自適應摩擦補償控制方法，包括以下步驟：

1、建立電動助力制動系統的動力學方程：

系統包括電機、減速增矩機構、運動轉換機構和制動主缸，電機輸出轉矩通過減速增矩機構和運動轉換機構將電機力轉化為制動主缸頂桿的推力從而和駕駛員一起推動制動主缸產生液壓力。

電機的運動方程為：

減速增矩機構、運動轉換機構運動方程為：

式中為T_m為電機輸出轉矩，J_m為電機軸等效轉動慣量，θ為電機轉角，T_l為負載扭矩，m_c為制動主缸頂桿質量，x_c為制動主缸頂桿位移，為制動主缸頂桿加速度，F_s為作用在制動主缸上的力，p為制動主缸的液壓力，A為制動主缸橫截面積，η為傳動機構傳動效率，T_b為減速增矩機構輸出力矩，h為運動轉換機構中旋轉部件旋轉一周對應的直線部件的位移，F'為系統總的摩擦力。

2、建立系統的GMS摩擦模型：

所述GMS摩擦模型是通過采用一定數目的無質量塊和平行連接的彈簧來模擬兩個表面間的接觸單元，每一個基本塊都有自己固有的遲滯特性；當模型中輸入相應的位移信號后，由于模型中不同基本塊進入預滑動階段和滑動階段的條件不同，綜合各自的滯回曲線便形成了系統總體的滯回曲線。

[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，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]確定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模型做一下假設：