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

有效

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

本發(fā)明提出一種車用線控制動系統(tǒng)電動主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法，屬于車輛線控制動領(lǐng)域。該方法首先基于對助力電機、傳動軸、主缸的動力學(xué)建模，得到面向控制的電機助力式線控制動系統(tǒng)主缸液壓動力學(xué)模型，然后設(shè)計合適的預(yù)設(shè)性能函數(shù)并對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)設(shè)性能變化，最后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)非線性估計方法對變化后的系統(tǒng)進(jìn)行有限時間終端滑?？刂啤１景l(fā)明從預(yù)先設(shè)定的性能出發(fā)，設(shè)計出滿足性能要求的控制方法，從而實現(xiàn)對預(yù)先設(shè)定的主缸推桿位移和液壓力的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的精密控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種車用線控制動系統(tǒng)電動主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法，涉及車輛線控制動領(lǐng)域。

背景技術(shù)

線控制動系統(tǒng)(brake-by-wire system)是電驅(qū)動車輛實現(xiàn)制動能量回收以及智能化車輛實現(xiàn)主動制動的基礎(chǔ)和前提，對于實現(xiàn)高級別無人駕駛技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。線控制動系統(tǒng)可以通過對車輛中央控制器的制動信號的響應(yīng)，直接操控制動系統(tǒng)實現(xiàn)主動制動，整個制動過程無需駕駛員通過踩下制動踏板參與制動。由此可見，線控制動系統(tǒng)的基本要求之一即為制動踏板行程與制動力大小的完全解耦。基于這一條件，裝備有線控制動系統(tǒng)的車輛可實現(xiàn)無需駕駛員干預(yù)的主動制動。與此同時，解耦的踏板行程與制動力大小為電制動力與液壓制動力的自由分配提供了基礎(chǔ)。因此，實現(xiàn)制動踏板行程與制動力解耦也是實現(xiàn)電驅(qū)動車輛制動能量回收的基本要求。

當(dāng)前實現(xiàn)車用線控制動系統(tǒng)的技術(shù)路線根據(jù)制動壓力的來源不同分為兩類：高壓蓄能器式線控制動系統(tǒng)以及電機伺服式線控制動系統(tǒng)。高壓蓄能器式由于大量的比例閥使用以及常態(tài)高壓源的維持帶來了功耗大、成本高等多種問題，難以普及，而且多個電磁閥的協(xié)調(diào)控制也需要較為復(fù)雜的控制算法。與高壓蓄能器式不同，電機伺服式線控制動系統(tǒng)采用伺服電機作為制動系統(tǒng)的壓力來源，壓力保持可以通過自鎖機構(gòu)實現(xiàn)，系統(tǒng)不存在類似高壓蓄能器中的常態(tài)高壓，密封要求低，系統(tǒng)非制動狀態(tài)下沒有高壓維持功耗。電機伺服式線控制動系統(tǒng)具體可分為電助力式液壓線控制動系統(tǒng)和雙主缸式線控液壓制動系統(tǒng)兩種，以德國博世公司的iBooster為代表的電子助力式液壓線控制動系統(tǒng)由于只有一個主缸且結(jié)構(gòu)緊湊，并具有相當(dāng)程度的失效運行能力。隨著伺服電機制造工藝的進(jìn)步以及伺服電機控制精度的提升，采用單主缸結(jié)構(gòu)的電助力式電機伺服線控制動系統(tǒng)是未來線控制動系統(tǒng)集高可靠性與低成本于一體的優(yōu)良解決方案。

然而由于電子助力式液壓線控制動系統(tǒng)中并不維持常態(tài)的高液壓源，在產(chǎn)生制動需求的時候，需要控制助力電機推動制動主缸的制動液從常壓狀態(tài)迅速準(zhǔn)確地達(dá)到目標(biāo)壓力，這對整個電動主缸的控制水平提出了非常高的要求。傳統(tǒng)的車用電子助力式線控液壓制動系統(tǒng)主缸液壓力控制方法多采用比例-積分-微分方法或者其他魯棒性控制方法，主缸推桿位移以及主缸液壓力無法預(yù)先設(shè)定，需要不斷地調(diào)整控制方法的有關(guān)參數(shù)實現(xiàn)需求的性能，從而帶來重復(fù)性工作，增大設(shè)計難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種車用線控制動系統(tǒng)電動主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法。本發(fā)明從預(yù)先設(shè)定的性能出發(fā)，設(shè)計出滿足性能要求的控制方法，從而實現(xiàn)對預(yù)先設(shè)定的主缸推桿位移和液壓力的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的精密控制。本發(fā)明提出的方法能夠提高車用電機助力式線控制動系統(tǒng)的電子助力精度，進(jìn)而保證更為精確的制動力輸出精度。本發(fā)明對于提高未來高級別線控自動駕駛車輛精密運動控制水平具有基礎(chǔ)性作用。

本發(fā)明提出一種車用線控制動系統(tǒng)電動主缸液壓力預(yù)設(shè)性能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

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

1.1)針對助力電機建立如下模型：