專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)汽車(chē)制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法。
背景技術(shù)：
電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩通過(guò)安裝在四個(gè)輪胎上的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，可以簡(jiǎn)化制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、便于布置、裝配和維修。而由 于制動(dòng)過(guò)程中車(chē)況的多變及輪胎的非線性控制，需要對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)提供一種 響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，可以提高對(duì)各種路面的適應(yīng)能力的控制算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其 響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，可以提高電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)各種路面的適應(yīng)能力。本發(fā)明的工作原理如圖1，包括如下步驟A、數(shù)據(jù)采集控制器采集安裝在車(chē)輪上的輪速傳感器的脈沖信號(hào)，得到各車(chē)輪輪 速角速度信號(hào)；通過(guò)車(chē)輪輪速信號(hào)，計(jì)算車(chē)速V，根據(jù)公式S = 1-ωΓ/ν(ω代表輪速角速 度，V代表車(chē)速)，得到整車(chē)實(shí)際的滑移率S ；B、控制器根據(jù)實(shí)際滑移率S與最佳期望滑移率SO的誤差值E及誤差值E求微分 后得到誤差變化率EC，以誤差值E和誤差變化率EC作為模糊控制器的輸入量，通過(guò)模糊控 制查表法得到輸出量U，所述U為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中力矩電機(jī)電流的變化量，當(dāng)誤差E越 大時(shí)，輸出量U應(yīng)盡可能快的減少誤差Ε，而當(dāng)誤差E越小時(shí)，輸出量U的控制由EC主導(dǎo)，EC 越大，輸出U越小。這種模糊推理控制規(guī)則是根據(jù)本領(lǐng)域?qū)＜业氖謩?dòng)控制規(guī)則制定的，制定 規(guī)則的原則是當(dāng)誤差較大時(shí)，控制量應(yīng)當(dāng)盡可能快地減少誤差，當(dāng)誤差較小時(shí)，除了消除 誤差外，還必須考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以避免不需要的超調(diào)和震蕩。C、控制器根據(jù)輸出量U來(lái)增加或減小電機(jī)的電流，從而增大或減小制動(dòng)力矩。本發(fā)明的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如圖1。本發(fā)明所建立的模糊控制對(duì)輸入量E和EC和輸出變量的模糊化是這樣實(shí)現(xiàn)的通 過(guò)公式y(tǒng)= (n-m)*[X-(b-a)/2]/(b-a)，其中[a, b]為控制器輸入變量的實(shí)際范圍，[m, η] 為模糊子集論域，將實(shí)際輸入量E和EC轉(zhuǎn)化到模糊子集論域中的變量Yl和Υ2，再通過(guò)三角 形隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化成輸入變量E和EC的模糊值；模糊控制器的輸出量U的隸屬函數(shù)也采用三 角形隸屬函數(shù)。輸入和輸出的三角形隸屬函數(shù)的級(jí)數(shù)相同并且根據(jù)需要定義。通常定義為 5級(jí)。本發(fā)明對(duì)模糊控制推理過(guò)程輸出的模糊子集的反模糊化可通過(guò)重心法進(jìn) 行精確化計(jì)算，得到模糊控制器的精確輸出量U，模糊控制器的反模糊化計(jì)算公式為
-其中是輸出量υ的隸屬函數(shù)值，Θ ^為對(duì)應(yīng)的 )
模糊控制器的輸出量U的模糊子集論域值。也可通過(guò)其他方法反模糊化。所述電機(jī)可選用脈寬調(diào)控(PWM)電機(jī)。執(zhí)行調(diào)控的電機(jī)選用脈寬調(diào)控(PWM)電 機(jī)，本發(fā)明的模糊控制的輸出量U為百分比，輸出量作為脈寬調(diào)控電機(jī)的脈寬調(diào)控占空比 (PWM)。根據(jù)本發(fā)明提出的一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，關(guān)鍵在于該控制方法 采用模糊控制器，以車(chē)輪實(shí)際滑移率S與系統(tǒng)設(shè)定的最佳期望滑移率SO的誤差E，以及誤 差E的變化率EC作為模糊控制器的雙輸入，通過(guò)模糊控制查表法得到控制輸出，輸出量為 電機(jī)電流的變化量U。使用本發(fā)明，可以利用模糊控制系統(tǒng)不需要控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，響應(yīng)速度 快，超調(diào)量小的特性，改善電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)特性，提高對(duì)各種路面的適應(yīng)能力。


圖1為本發(fā)明的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖；圖2為本發(fā)明的模糊控制的控制模型；圖3為本發(fā)明的模糊控制輸入和輸出函數(shù)圖；圖4為本發(fā)明的模糊推理過(guò)程的手動(dòng)控制規(guī)則。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。電子機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)是要在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中讓實(shí)際滑移率S始 終跟蹤期望滑移率S0，以產(chǎn)生最大的路面附著系統(tǒng)，從而在各種不同路面情況下均能得到 較好的制動(dòng)性能。本實(shí)施例的模糊控制的數(shù)學(xué)控制模型如圖2。本實(shí)施例以公式S = 1-ωι·/ν(ω代 表輪速角速度，V代表車(chē)速)通過(guò)除法器和加減器得到實(shí)際滑移率S，通過(guò)加減器與期望滑 移率SO相減得到誤差值E，E通過(guò)微分得到誤差變化率EC，E和EC作為模糊控制器的控制 表(2-D)的兩個(gè)輸入，通過(guò)查表得到輸出U，本例的輸出U為脈寬調(diào)控(PWM)電機(jī)的脈寬調(diào) 控占空比(PWM)。模糊控制器的工作原理如下1、選擇系統(tǒng)的輸入量、輸出量；2、將輸入變量的精確值變?yōu)槟：浚?、根據(jù)輸入變量(模糊量)及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算模糊控制 量；4、由上述得到的模糊控制量計(jì)算精確的控制量。
模糊控制系統(tǒng)的輸入量為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際滑移率S與期望滑移率SO的 誤差值E以及誤差值E的變化率EC ；輸出量U為實(shí)際電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中力矩電機(jī)電流的
變化量。 E、EC和輸出量U的隸屬度函數(shù)如圖3所示。通過(guò)公式y(tǒng) = (n-m) * [x_ (b_a)/2] / (b-a)，其中[a，b]為模糊控制器輸入變量的實(shí)際范圍，[m，n]為模糊子集論域，將實(shí)際輸入 量E和EC轉(zhuǎn)化到模糊子集論域中的變量Yl和Y2，再通過(guò)三角形隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化成輸入變量 E和EC的模糊值；模糊化過(guò)程的輸出量U的隸屬函數(shù)也采用三角形隸屬函數(shù)。這里三角形 隸屬函數(shù)的變量等級(jí)均為5級(jí)，并且輸入變量E、EC和輸出變量U的隸屬度函數(shù)是均勻分布 的。模糊控制器的模糊控制規(guī)則模糊推理形式為IF E = Ai and EC = Bi THEN U =Ci ；其中Ai為誤差模糊子集，Bi為誤差變化模糊子集，Ci為輸出量模糊子集，根據(jù)手動(dòng) 控制策略，總結(jié)出25條模糊控制規(guī)則，如圖4所示。其中，手動(dòng)控制策略的設(shè)計(jì)原則為當(dāng) 誤差較大時(shí)，控制量應(yīng)當(dāng)盡可能快地減少誤差，當(dāng)誤差較小時(shí)，除了消除誤差外，還必須考 慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以避免不需要的超調(diào)和震蕩。具體為當(dāng)誤差E較大時(shí)，輸出量U應(yīng)盡可 能快的減少誤差，而當(dāng)誤差E較小時(shí)，輸出量U的控制由EC主導(dǎo)，EC越大，輸出量U越小。通過(guò)反模糊化將上述過(guò)程得到的輸出控制量U的模糊子集計(jì)算精確的控制量。反
模糊化公式為
是輸出隸屬函數(shù)值，θ )為
對(duì)應(yīng)的控制輸出量U的模糊子集論域值。由上述過(guò)程求出控制表，置于模糊控制器中，對(duì)應(yīng)不同的實(shí)際滑移率誤差及其誤 差變化率，通過(guò)查表即可得到模糊控制器的輸出量U，輸出量U為百分比形式，也就是電機(jī) 的控制量。本例中的輸出量為脈寬調(diào)控電機(jī)的脈寬調(diào)控占空比(PWM)，脈寬調(diào)控電機(jī)通過(guò)控 制電機(jī)輸入電流的大小來(lái)控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，再通過(guò)行星齒輪、皮帶輪、螺桿螺母，使螺 母產(chǎn)生壓緊力，最終得到制動(dòng)力矩。
權(quán)利要求
一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其特征在于包括如下步驟A、數(shù)據(jù)采集控制器采集安裝在車(chē)輪上的輪速傳感器的脈沖信號(hào)，得到各車(chē)輪輪速角速度信號(hào)；通過(guò)車(chē)輪輪速信號(hào)，計(jì)算車(chē)速V，根據(jù)公式S＝1-ωr/V(ω代表輪速角速度，V代表車(chē)速)，得到整車(chē)實(shí)際的滑移率S；B、控制器根據(jù)實(shí)際滑移率S與目標(biāo)滑移率S0的誤差值E及誤差值E求微分后得到誤差變化率EC，以誤差值E和誤差變化率EC作為模糊控制器的輸入量，通過(guò)模糊控制查表法得到輸出量U，所述U為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中力矩電機(jī)電流的變化量，其控制原則如下當(dāng)誤差E較大時(shí)，輸出量U應(yīng)盡可能快的減少誤差E，而當(dāng)誤差E較小時(shí)，輸出量U的控制由EC主導(dǎo)，EC越大，輸出量U越小。C、控制器根據(jù)輸出量U來(lái)增加或減小電機(jī)的電流，從而增大或減小制動(dòng)力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其特征在于所述模糊控 制器的模糊化通過(guò)公式y(tǒng) = (n-mXx-OD-^AVOD-a)，其中[a，b]為模糊控制器輸入變 量的實(shí)際范圍，[m，η]為模糊子集論域，將實(shí)際輸入量E和EC轉(zhuǎn)化到模糊子集論域中的變 量Yl和Y2，再通過(guò)三角形隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化成輸入變量E和EC的模糊值；模糊控制器的輸出 量U的隸屬函數(shù)也采用三角形隸屬函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其特征在于所述模糊控 制器的反模糊化計(jì)算公式為 其中 是輸出隸屬函數(shù)值，θ J為對(duì)應(yīng)輸出量U的模糊子集論域值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其特征在于所述三角隸 屬函數(shù)的變量等級(jí)均為5級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，其特征在于所述電機(jī)為 脈寬調(diào)控電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制方法，該控制方法采用模糊控制器，以車(chē)輪實(shí)際滑移率S與系統(tǒng)設(shè)定的最佳期望滑移率S0的誤差E，以及誤差E的變化率EC作為模糊控制器的雙輸入，通過(guò)模糊控制查表法得到電機(jī)電流的變化量U。本發(fā)明的電機(jī)控制方法的響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，可以提高電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)各種路面的適應(yīng)能力。
文檔編號(hào)B60T8/174GK101867339SQ20101014834
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者杜金枝 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司