[發明專利]可自標定與在線自適應的電控氣壓制動系統壓力控制方法

有效

• 申請號: 202210734943.1
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115009245B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 武秀恒;孫亮;趙晉海;熊豪;宋正河
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: B60T13/68
• 分類號: B60T13/68;B60T8/172
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;徐林

1.一種可自標定與在線自適應的電控氣壓制動系統的壓力控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

S1.1、制動壓力控制請求

駕駛員踩下制動踏板時，主控器將踏板力度轉化成目標壓力信號并發送給制動壓力調控模塊的控制器；

S1.2、進氣過程的條件判斷

控制器接收到主控器發來的目標壓力信號時進行壓力控制，所述進氣過程判斷條件為公式1：當實際壓力P_c小于目標壓力P_t與進氣閾值c₁、進氣起始閾值h₁的差時，進氣電磁閥開啟，表征所述進氣過程；

P_c＜P_t-c₁-h₁公式1

公式1中，P_c為實際壓力，單位為Mpa；P_t為目標壓力，單位為Mpa；c₁為進氣閾值，單位為Mpa；h₁為進氣起始閾值，單位為Mpa；

S1.3、記錄進氣開關電磁閥的開關狀態

記錄進氣過程進氣電磁閥的開關狀態，進氣電磁閥開啟則a_k記為1，未開啟則a_k記為0；

S1.4、進氣過程結束進氣閾值c₁的更新

進氣閾值c₁為前N個時刻進氣電磁閥開關狀態的和；進氣閾值c₁通過公式2計算：

公式2中，c₁為進氣閾值，單位為Mpa；w為進氣閾值系數，單位為Mpa；N為當前時刻之前的控制周期Ts的個數；a_k為當前時刻之前的k時刻的進氣開關電磁閥的開關狀態，具體值為0或1；

S1.5、排氣過程的條件判斷

所述排氣過程判斷條件為公式3：當所述實際壓力P_c大于所述目標壓力P_t、排氣閾值c₂、排氣起始閾值h₂的和時，排氣電磁閥開啟，表征所述排氣過程；

P_c＞P_t+c₂+h₂公式3

公式3中，P_c為實際壓力，單位為Mpa；P_t為目標壓力，單位為Mpa；c₂為排氣閾值，單位為Mpa；h₂為排氣起始閾值，單位為Mpa；

S1.6、記錄排氣開關電磁閥的開關狀態

記錄排氣過程排氣電磁閥的開關狀態，排氣電磁閥開啟則b_k記為1，未開啟則b_k記為0；

S1.7、排氣過程結束進氣閾值c₂的更新

排氣閾值c₂為前N個時刻排氣電磁閥開關狀態的和；排氣閾值c₂通過公式4計算：

公式4中，c₂為排氣閾值，單位為Mpa；s為排氣閾值系數，單位為Mpa；N為當前時刻之前的控制周期Ts的個數；b_k為當前時刻之前的k時刻的排氣開關電磁閥的開關狀態，具體值為0或1；

S1.8、保壓過程的條件判斷

所述進氣電磁閥和排氣電磁閥都關閉時為所述保壓過程；

所述壓力控制方法還包括閾值系數自標定方法，該方法在制動壓力調控模塊出廠時進行，包括以下步驟：

S2.1、目標壓力信號的生成；

為了模擬車輛制動時駕駛員在常規工況下緩慢制動和緊急工況下緊急制動的踏板力度，所述自標定方法中自動生成的目標壓力信號設定為模擬常規工況下緩慢制動的斜坡信號和模擬緊急工況下緊急制動的階躍信號；所述斜坡信號按照自標定方法的控制周期，采用固定梯度產生線性的目標壓力P_t,slope；所述階躍信號按照自標定方法的控制周期，產生目標壓力P_t,step；其中P_{t,(step,slope)max}為設定的目標壓力最大值；Δt_max為時間記錄器的最大值；Δt₁為時間記錄器的某中間值；

自標定方法需要對所設定的n個進氣閾值系數w和排氣閾值系數s進行標定，故產生斜坡和階躍的目標壓力信號循環數各為n個；同時，自標定過程具體實施方式為設定n個進氣閾值系數w和排氣閾值系數s，依次跟蹤自動生成的目標壓力信號，獲取由不同閾值系數的壓力響應所得到的評價指標值；

S2.2、自標定評價指標的選擇與計算；

第一自標定評價指標為某一個目標壓力信號進氣段或排氣段在一個Δt₁內的的和，表征了實際壓力跟蹤主控器發出的目標壓力的精度，故在目標壓力信號相同，閾值系數不同時，第一自標定評價指標越小，表征壓力響應精度越高；

E_rk的計算公式為：

公式5中，為目標壓力P_t與實際壓力P_c差值的絕對值的平方；為k時刻的目標壓力，單位為Mpa；為k時刻的實際壓力，單位為Mpa；P_d為懲罰系數；

的計算公式為：

公式6中，為某一個目標壓力信號進氣段或排氣段在一個Δt₁內的的和，表征了實際壓力跟蹤主控器發出的目標壓力的精度；

T_m為壓力響應過程中的保壓時間；在所述自動生成的目標壓力信號一個Δt₁內的壓力響應過程中，進、排氣電磁閥由開始關閉到再次開啟的時間為T_m；T_m的具體取值范圍為：

t_low＜T_m＜t_up公式7

公式7中，T_m為所述自動生成的目標壓力信號一個Δt₁內的壓力響應過程中進、排氣電磁閥由開始關閉到再次開啟的時間，單位ms；t_low為所述保壓時間限制條件的下限，單位為ms；t_up為所述保壓時間限制條件的上限，單位為ms；

處于所述限制條件的保壓過程越多，越能表征壓力響應快，為了與所述第一自標定評價指標進行權重計算，設定第二自標定評價指標為某一個目標壓力信號進氣段或排氣段在一個Δt₁內的壓力響應過程中所有滿足保壓限制條件的保壓過程個數和的倒數，具體計算公式為：

公式8中，為所有滿足公式7的保壓過程個數；

S2.3、自標定評價指標歸一化處理；

將第一自標定評價指標和第二自標定評價指標進行歸一化處理；計算公式為公式9和公式10：

公式9和公式10中，為自標定過程中某一個斜坡或者階躍目標壓力信號段在進氣或者排氣過程的第一自標定評價指標值歸一化后得到的參數值；為自標定過程中某一個斜坡或者階躍目標壓力信號段在進氣或者排氣過程的第二自標定評價指標值歸一化后得到的參數值；

S2.4、參數融合權重計算；

為了考慮所述第一自標定評價指標和所述第二自標定評價指標對標定效果優劣的影響，步驟4將所述第一自標定評價指標歸一化所得參數值和所述第二自標定評價指標歸一化所得參數值進行融合項權重計算得到評價函數值計算公式為公式11：

公式11中，λ為權重系數；為將第一自標定評價指標歸一化處理后得到的參數值，范圍為0-1；為將第二自標定評價指標歸一化處理后得到的參數值，范圍為0-1；

定義為在不同閾值系數下融合項權重計算得到的評價函數值E_ck存儲在控制器存儲數據區R中的編號，其中，index(E_ck)為控制器計算評價函數值E_ck儲存在存儲數據區R中的位置標號的函數，若目標壓力信號為進氣過程自動生成的第十個階躍信號則

S2.5、比較評價函數值，得出最優閾值系數

選用最優評價函數值所代表的進、排氣閾值系數為出廠自標定最終值，只有當某一閾值系數在階躍信號和斜坡信號下所得評價函數值都小于其他閾值系數的評價函數值時確定為最優閾值系數，并記錄最優閾值系數于存儲數據區R中；

所述壓力控制方法還包括閾值系數在線自適應方法，包括以下步驟：

S3.1、識別制動踏板力度生成目標壓力信號

駕駛員踩下制動踏板表明制動開始，當制動踏板力度達到設定值時，主控器生成目標壓力信號并將該目標壓力信號傳輸到控制器；

S3.2、判斷實際壓力與目標壓力的誤差值是否超過設定偏差值

通過公式12判斷實際壓力與目標壓力的誤差值是否超過設定偏差值，當實際壓力與目標壓力的誤差值超過設定偏差值時，繼續進行步驟S3.3；

∑(pt-pc)²-Δ_s＞Δ_e?????公式12

公式12中，∑(pt-pc)²為一個目標壓力上升或者下降段內，目標壓力與實際壓力差值的平方和；Δ_s為設定的參考評價函數值，單位為Mpa；Δ_e為設定的誤差偏差值，單位為Mpa；

S3.3、進氣閾值系數w和排氣閾值系數s的更新

S3.3.1、計算第一在線更新評價指標E₁和第二在線更新評價指標E₂

所述第一在線更新評價指標E₁為主控器生成的目標壓力信號段內，當實際壓力值大于目標壓力信號時，目標壓力與實際壓力差值的平方和；所述第二在線更新評價指標E₂為主控器生成的目標壓力信號段內，當實際壓力值小于目標壓力信號時，目標壓力與實際壓力差值的平方和；

S3.3.2、進氣階段閾值系數w的更新

所述E₁值增加且所述E₂值減小時，表明實際壓力響應出現的超調現象不滿足壓力控制精度的要求，需通過公式13增大閾值系數：

w_now＝w_last+k公式13

所述E₁值減小且所述E₂值增加時，表明實際壓力響應緩慢，需通過公式14減小閾值系數：

w_now＝w_last-k公式14

公式13和公式14中，w_now表示當前時刻的進氣閾值系數值，單位為Mpa；w_last表示上一控制周期的進氣閾值系數值，單位為Mpa；k表示閾值系數的增量值，單位為Mpa；

所述E₁值增加且所述E₂值也增加時記錄一次n_w，當n_w＞10時表明制動壓力調控模塊需要更換，及時發出報警信號告知駕駛員需要更換制動壓力調控模塊；

S3.3.3、排氣階段閾值系數s的更新

所述E₁值增加且所述E₂值減小時，表明實際壓力響應表明實際壓力響應緩慢，需通過公式15減小閾值系數：

s_now＝s_last-k公式15

所述E₁值減小且所述E₂值增加時，表明實際壓力響應出現的超調現象不滿足壓力控制精度的要求，需通過公式16增大閾值系數：

s_now＝s_last+k公式16

公式15和公式16中，S_now表示當前時刻的排氣閾值系數值，單位為Mpa；S_last表示上一控制周期的排氣閾值系數值，單位為Mpa；k表示閾值系數的增量值，單位為Mpa；

所述E₁值增加且所述E₂值也增加時記錄一次n_s，當n_s＞10時表明制動壓力調控模塊需要更換，及時發出報警信號告知駕駛員需要更換制動壓力調控模塊。