[發(fā)明專利]一種車用線控制動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110027538.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN112622857B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季園;何承坤;張俊智;劉偉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B60T13/74
• 分類號(hào): B60T13/74;G06F30/17
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種車用線控制動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構(gòu)建面向控制的電機(jī)助力式線控制動(dòng)系統(tǒng)主缸液壓力動(dòng)力學(xué)模型，其中，所述電機(jī)助力式線控制動(dòng)系統(tǒng)包括：助力電機(jī)，減速機(jī)構(gòu)，推桿機(jī)構(gòu)和主缸；助力電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過減速機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化推桿機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)主缸活塞，壓縮主缸內(nèi)的制動(dòng)液體；主缸內(nèi)設(shè)有回位彈簧，用于在助力電機(jī)撤銷推動(dòng)力后推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)回退；助力電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)軸直接相連，減速機(jī)構(gòu)與推桿機(jī)構(gòu)直接通過蝸輪蝸桿相連；動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建方法如下：

1.1)針對(duì)助力電機(jī)建立如下模型：

式中，θ代表助力電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；J_m代表助力電機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；c_m代表助力電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼系數(shù)；k_m代表助力電機(jī)彈性阻力系數(shù)；T_m代表助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；T_g代表減速機(jī)構(gòu)輸入端力矩；

其中，助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩正比于控制電流，即：

T_m＝k_ii_m (2)

其中k_i代表轉(zhuǎn)矩-電流比例系數(shù)；i_m代表助力電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流；

1.2)將連接助力電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)之間傳動(dòng)軸到推桿機(jī)構(gòu)之間的部分作為傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)建立如下模型：

x＝Rθ (3)

其中，x代表推桿機(jī)構(gòu)位移，R代表從電機(jī)端到推桿機(jī)構(gòu)端的等效減速比；

1.3)針對(duì)推桿機(jī)構(gòu)及活塞，建立如下模型：

其中，m_c代表推桿機(jī)構(gòu)及活塞質(zhì)量，c_c代表活塞阻尼系數(shù)；k_c代表活塞回位彈簧的剛度傳遞過程彈性系數(shù)；A_mc代表活塞的截面積；P(x)代表液壓-推桿位移函數(shù)；

由式(1)-(4)得到：

對(duì)式(5)進(jìn)行如下代換：

式中，m^*代表傳動(dòng)系統(tǒng)及推桿機(jī)構(gòu)合并的等效質(zhì)量；c^*代表線控制動(dòng)系統(tǒng)的等效阻尼系數(shù)；k^*代表線控制動(dòng)系統(tǒng)的等效勁度系數(shù)；k_in代表線控制動(dòng)系統(tǒng)的輸入增益系數(shù)；u代表線控制動(dòng)系統(tǒng)的控制輸入；

則式(5)轉(zhuǎn)化為：

令：

其中，

2)進(jìn)行預(yù)設(shè)性能函數(shù)設(shè)計(jì)及預(yù)設(shè)性能變換；具體方法如下：

建立預(yù)設(shè)性能函數(shù)如下：

ζ(t)＝(ζ₀-ζ_∞)e^-∈t+ζ_∞ (10)

其中，式(10)滿足下述條件，

式中，t為時(shí)間變量，ζ(t)為以時(shí)間為自變量的光滑單調(diào)遞減函數(shù)；

ζ_∞,ζ₀,∈均為大于0的常數(shù)；

系統(tǒng)的狀態(tài)變量x存在不等式約束如下：

其中，ρ_min，ρ_max分別代表下邊界約束的倍增和上邊界約束的倍增；

根據(jù)瞬態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能需要設(shè)計(jì)參數(shù)ζ₀,ζ_∞,∈,ρ_min,ρ_max，即實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的性能的顯式約束；

選取以新的中間變量τ為自變量的光滑嚴(yán)格單調(diào)遞增函數(shù)H(τ)，滿足下述條件：

則，

x＝ζ(t)H(τ) (14)

選取

則，

其中，

其中，

3)設(shè)計(jì)基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的終端滑模控制器；具體步驟如下：

3.1)設(shè)計(jì)終端滑模面s；

其中，q和p為奇數(shù)，代表終端滑模面的奇異參數(shù)，且滿足pq0；β為正常數(shù)，代表滑模面增益；

取

其中，Φ為中間變量，代表線控制動(dòng)系統(tǒng)控制模型內(nèi)的非線性部分，u_D為名義輸入；

則，

3.2)設(shè)計(jì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)估計(jì)率；

對(duì)Φ進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似，取針對(duì)Φ的近似向量Z為：

設(shè)理想最優(yōu)近似表示為：

Φ＝W^*TS(Z)+∈_Z (24)

其中W^*為理想權(quán)重向量，W^*T為理想的權(quán)重向量的轉(zhuǎn)置，∈_Z為理想近似誤差，S(Z)為高斯函數(shù)下的徑向基向量；

設(shè)自適應(yīng)估計(jì)的權(quán)重向量表示為則自適應(yīng)權(quán)重估計(jì)誤差可以表示為：

設(shè)計(jì)自適應(yīng)估計(jì)率：

其中K為正定常數(shù)對(duì)角矩陣；

3.3)設(shè)計(jì)終端滑模控制率；

取滑模面的導(dǎo)數(shù)為：

得到控制輸入為：

其中，κ為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似的誤差和的上邊界，γ為控制器增益；且κ滿足如下條件：

其中，∈_N代表有界估計(jì)誤差絕對(duì)值邊界，代表的forensics標(biāo)準(zhǔn)型。