[發明專利]一種集成式液壓制動系統伺服位移控制方法

有效

• 申請號: 202111001447.7
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113685398B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 趙健;陳志成;朱冰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B21/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種集成式液壓制動系統伺服位移控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立面向控制器設計的集成式液壓制動系統模型，生成絲杠軸處的完整動力學平衡方程；

步驟二、利用反步法理論和滑模變結構理論設計高精度的集成式液壓制動系統伺服位移控制器；

步驟三、采用自適應徑向基神經網絡補償集成式液壓制動系統面臨的不確定擾動；

所述集成式液壓制動系統模型包括電機模型、傳動機構模型和液壓模型；所述步驟一的具體方法如下：

11)面貼式永磁同步電機的轉矩平衡方程為：

式中，T_m表示電機的輸出軸轉矩；T_e表示電機的輸入電磁轉矩；T_mf表示電機的摩擦轉矩；J₁表示電機的轉動慣量；表示電機的機械角加速度；

面貼式永磁同步電機的輸入電磁轉矩表示為：

式中，T_e表示電機的輸入電磁轉矩；P_n表示電機的磁極對數；φ_f表示電機轉子的永磁體磁鏈；i_q表示電機的轉矩軸電流；

12)兩級傳動機構將電機的輸出軸轉矩T_m傳遞至絲杠上形成絲杠軸的水平伺服動力，表示為：

式中，F_m表示絲杠軸的水平伺服動力；s表示滾珠絲桿導程；η表示行星齒輪減速比；T_m表示電機的輸出軸轉矩；

13)根據電機的旋轉運動和傳動系統關系，可以得到絲杠軸的水平位移為：

式中，θ_m表示電機的機械角；s表示滾珠絲桿導程，η表示行星齒輪減速比，y表示絲杠的水平位移；

14)將參與制動過程的零部件均換算至絲杠軸水平位移處的等效質量，即：

ω₂＝η·ω₃＝η·ω₄ (6)

式中，m_E表示絲杠軸處除了電機轉動慣量外的等效質量；J₂表示太陽齒輪的轉動慣量；J₃表示行星齒輪的轉動慣量；J₄表示滾珠絲杠螺母的轉動慣量；m₅表示絲杠軸的質量；ω₂表示太陽齒輪的角速度；ω₃表示行星齒輪的角速度；ω₄表示滾珠絲杠螺母的角速度；v₅表示絲杠軸的水平速度；

15)根據絲杠軸處的動力學平衡關系，得到：

F_h＝P_h·A_m (9)

式中，m_E表示絲杠處電機轉動慣量外的等效質量；表示絲杠軸的水平加速度；F_m表示絲杠軸的水平伺服動力；F_h表示絲杠軸受到的液壓負載力；F_f表示絲杠軸受到的摩擦阻力；P_h表示液壓系統壓力；A_m表示制動主缸截面積；

16)將30mm/s絲杠軸輸入水平速度下的液壓系統絲杠軸輸入位移與制動液壓力之間的關系曲線作為液壓制動系統模型，那么液壓制動系統模型表示為：

式中，P_h表示液壓系統壓力；A和B表示液壓系統模型擬合參數；y表示絲杠軸的水平位移；a和b表示液壓系統模型擬合基本參數；△a和△b表示液壓系統模型擬合不確定參數的理想值；

17)將公式(3)(4)(5)(9)(10)代入(8)中，得到絲杠軸處的完整動力學平衡方程：

式中，表示絲杠軸處完整的等效質量；表示絲杠軸的水平加速度；s表示滾珠絲桿導程；η表示行星齒輪減速比；T_e表示電機的輸入電磁轉矩；A和B表示液壓系統模型擬合參數；y表示絲杠軸的水平位移；A_m表示制動主缸截面積；F_f表示絲杠軸受到的摩擦阻力；T_mf表示電機的摩擦轉矩；m_E表示絲杠軸處除了電機轉動慣量外的等效質量；J₁表示電機的轉動慣量。