[發明專利]一種混合動力汽車純電起步抖動抑制系統、方法

有效

• 申請號: 202110458261.8
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113246743B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 郭榮;周子巍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

1.一種混合動力汽車純電起步抖動抑制系統，其特征在于，該系統包括：

前饋控制器：用于輸入整車控制器根據駕駛員意圖和駕駛工況輸出的參考轉矩T_ref，并輸出電機期望轉矩T_FF；

觀測器：用于獲取等效傳遞轉矩的估計值

反饋控制器：用于輸入等效傳遞轉矩的估計值并輸出補償轉矩T_FB；

加法器：將前饋控制器輸出的電機期望轉矩T_FF與反饋控制器輸出的補償轉矩T_FB相加得到閉環控制系統的電機轉矩T_m，并將電機轉矩T_m輸入至電機控制器控制電機運行；

所述的觀測器為魯棒滑模觀測器；

構造魯棒滑模觀測器的設計方式為：

設混合動力系統的標稱狀態空間模型為：

其中，u為系統輸入，u＝T_m，X為狀態變量，Y為系統輸出，A、B、C、D為參數矩陣；

設計正參數h使其大于傳動系統間隙帶來的系統擾動d的上界；

使用極點配置法設計對稱正定矩陣L，使得A₀＝A-LC有穩定特征值；

設計矩陣F，使得對于正定對稱矩陣P、Q有：

根據設計的h、L、F構造魯棒滑模觀測器，表示為：

其中，為系統狀態的估計值，為系統輸出的估計值，y＝[ω_m ω_w]為系統輸出，分別為電機角位移、車輪角位移、電機角速度和車輪角速度的估計值，θ_m、θ_w、ω_m、ω_w分別為電機角位移、車輪角位移、電機角速度和車輪角速度，C₁為等效傳遞轉矩的輸出矩陣，D₁＝[1 0]，|| ||表示矩陣范數；

所述的反饋控制器通過H∞回路成型方法設計得到；

設計的反饋控制器使得等效傳遞轉矩T_trans對電機轉矩參考信號T_m的閉環傳遞函數G_d在系統固有頻率處有-20dB以下的增益；

反饋控制器K的設計目標具體如下：

其中，σ()為矩陣奇異值下界，γ為擬合精度，ω₀為傳遞函數G_d的0dB穿越頻率，ω為圓頻率。

2.根據權利要求1所述的一種混合動力汽車純電起步抖動抑制系統，其特征在于，所述的前饋控制器的傳遞函數表示為：

G_FF＝G_e/G

G_FF為前饋控制器的傳遞函數，G為等效傳遞轉矩T_trans對電機轉矩參考信號T_m的開環傳遞函數G，G_e為期望的開環傳遞函數。

3.根據權利要求2所述的一種混合動力汽車純電起步抖動抑制系統，其特征在于，前饋控制器的設計方式為：

首先，設計期望的開環傳遞函數G_e，使傳遞函數G_e的固有頻率和傳遞函數G相同，然后，調整期望的開環傳遞函數G_e的阻尼比ξ_e，最后，獲取前饋控制器的傳遞函數G_FF＝G_e/G。

4.根據權利要求3所述的一種混合動力汽車純電起步抖動抑制系統，其特征在于，期望的開環傳遞函數G_e的阻尼比ξ_e取值為：0.8≤ξ_e≤1。

5.一種混合動力汽車純電起步抖動抑制方法，其特征在于，該方法基于權利要求1～4任意一項所述的混合動力汽車純電起步抖動抑制系統進行混合動力汽車純電起步抖動抑制，包括如下步驟：

將整車控制器根據駕駛員意圖和駕駛工況輸出的參考轉矩T_ref輸入至前饋控制器，前饋控制器輸出電機期望轉矩T_FF；

采用觀測器獲取等效傳遞轉矩的估計值

將觀測器輸出的等效傳遞轉矩的估計值輸入至反饋控制器，反饋控制器輸出補償轉矩T_FB；

將前饋控制器輸出的電機期望轉矩T_FF與反饋控制器輸出的補償轉矩T_FB相加得到閉環控制系統的電機轉矩T_m，根據電機轉矩T_m控制電機運行。