[發(fā)明專利]電動汽車信息物理融合自動緊急制動控制系統(tǒng)及設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110233396.4
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112596397B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹萬科;楊夢超;李建威;何洪文
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;B60T7/12
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

1.電動汽車信息物理融合自動緊急制動控制系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，電動汽車信息物理融合自動緊急制動控制系統(tǒng)包括自適應(yīng)決策層和魯棒運(yùn)動控制層，自適應(yīng)決策層包括路面附著估計模塊和自適應(yīng)制動決策模塊，魯棒運(yùn)動控制層包括魯棒運(yùn)動控制模塊、逆動力學(xué)計算模塊、網(wǎng)絡(luò)延時估計模塊；自適應(yīng)制動決策模塊接收傳感器相對距離與相對速度信號，接收路面附著估計模塊的實時路面附著系數(shù)信號，決定緊急制動時刻，計算期望加速度，并將期望加速度發(fā)送給魯棒運(yùn)動控制層；魯棒運(yùn)動控制模塊接收傳感器加速度信號與自適應(yīng)決策層的期望加速度信號，接收網(wǎng)絡(luò)延時估計模塊的系統(tǒng)延時信息，計算加速度控制誤差，輸出延時魯棒的控制加速度信號；

上述方法包括有物理空間和信息空間多擾動估計與物理空間和信息空間多擾動抑制兩個步驟；

所述物理空間和信息空間多擾動估計步驟運(yùn)用擴(kuò)展卡爾曼濾波方法與離線延時分析方法，估計路面附著系數(shù)與網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時的大小；

所述物理空間和信息空間多擾動抑制步驟運(yùn)用自適應(yīng)制動閾值公式與延時魯棒控制算法，抑制路面附著變化與網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時對自動緊急制動的不良影響；

所述離線延時分析方法具體原理如下：

在自動緊急制動控制系統(tǒng)中，延時為一種雙路時變延時，并通過以下公式表示：

其中，代表控制系統(tǒng)中的雙路時變延時，分別為傳感器至自動緊急制動控制裝置間、自動緊急制動控制裝置到執(zhí)行器之間的時變延時；

則自動緊急制動控制系統(tǒng)中雙路時變延時采用上確界算子數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

其中，表示自動緊急制動控制系統(tǒng)中的雙路時變延時上界；表示上界算子；

則離線延時分析所得自動緊急制動控制系統(tǒng)延時區(qū)間為：

；

所述的延時魯棒控制算法設(shè)計步驟包括以下步驟：

（1）延時擾動凸多面體處理：在延時區(qū)間上均勻選取間隔相等的個點(diǎn)，定義為對自動緊急制動控制系統(tǒng)延時擾動凸多面體的個頂點(diǎn)；

（2）明確延時擾動可描述集：所述延時擾動凸多面體每一個頂點(diǎn)都看作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)延時擾動的可描述元素，定義其可描述集為：

（3）確定控制離散方程：在延時擾動可描述集中的任一擾動元素影響下，自動緊急制動離散控制系統(tǒng)模型具有以下形式：

其中，表示系統(tǒng)狀態(tài)，表示系統(tǒng)輸入，表示多維延時擾動下的多維系統(tǒng)矩陣，表示多維延時擾動下的多維輸入矩陣；

（4）確定控制性能指標(biāo)：對于自動緊急制動控制系統(tǒng)，將加速度控制誤差和控制加速度信號的組合作為控制性能指標(biāo)，其具體有以下形式：

其中，表示優(yōu)化狀態(tài)反饋增益，表示的函數(shù)；Q和R是為控制設(shè)計所設(shè)定的兩個合理常數(shù)；

（5）求解目標(biāo)優(yōu)化方程：對于延時擾動下的自動緊急制動控制系統(tǒng)延時魯棒控制算法設(shè)計，是基于不等式約束下的目標(biāo)優(yōu)化問題；其具體有以下形式：求解控制器優(yōu)化狀態(tài)反饋增益，滿足擾動抑制水平最小；

其中，表示最小化，表示服從于。