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专利号: 2022105370283
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区间三型模糊逻辑制动防抱死控制方法,包括防抱死控制系统,其特征在于:所述防抱死控制系统包括传感器单元、车轮滑移率计算单元、路面附着系数辨识单元、路面最佳滑移率识别单元、区间三型模糊逻辑ABS控制器、整车控制器VCU、四个液压制动执行机构、四个轮毂电机及四个电机控制器,所述传感器单元分别与车轮滑移率计算单元、路面最佳滑移率识别单元和路面附着系数辨识单元连接,所述路面附着系数辨识单元、车轮滑移率计算单元、路面最佳滑移率识别单元和传感器单元均与区间三型模糊逻辑ABS控制器连接,所述区间三型模糊逻辑ABS控制器与整车控制器VCU连接,所述整车控制器VCU分别与四个液压制动执行机构、四个轮毂电机控制器连接,每个轮毂电机控制器与相应的轮毂电机连接,每个液压制动执行机构均包括一个制动盘、制动钳和制动轮缸,制动轮缸通过制动钳与相应的制动盘连接;液压制动执行机构通过轮缸进/出液电磁阀与整车控制器VCU连接;

所述传感器单元包括用于测量制动踏板位移的踏板位移传感器、用于测量车轮转速的轮速传感器、用于测量汽车速度的车速传感器和用于测量电池荷电状态的SOC传感器,传感器单元将测量的车轮轮速ω、汽车速度v输入到路面附着系数辨识单元、车轮滑移率计算单元和路面最佳滑移率识别单元,车轮滑移率计算单元输出车轮滑移率λ到区间三型模糊逻辑ABS控制器,路面最佳滑移率识别单元输出路面最佳滑移率λd到区间三型模糊逻辑ABS控制器,路面附着系数辨识单元将路面附着系数μ输入到区间三型模糊逻辑ABS控制器,区间三型模糊逻辑ABS控制器经过区间三型模糊逻辑算法计算得到理想制动防抱死力矩Tb_i,同时区间三型模糊逻辑ABS控制器基于一型模糊逻辑对电液复合制动系统进行制动防抱死力矩分配,并输出理想液压制动力矩Th_i和理想再生制动力矩Tr_i到整车控制器VCU,整车控制器VCU通过电信号控制液压制动执行机构产生实际液压制动力矩Th_r,并通过电信号控制电机控制器进而控制轮毂电机产生实际再生制动力矩Tr_r,直至防抱死系统退出工作;

所述控制方法包括以下步骤:

(1)判断制动防抱死功能是否开启

传感器单元采集制动踏板位移d,并输入到整车控制器VCU,同时整车控制器VCU根据汽车速度v、踏板位移d及其变化率 判断是否需要开启制动防抱死功能;若需要开启制动防抱死功能,则区间三型模糊逻辑ABS控制系统参与工作,进行步骤(2);若不需要开启制动防抱死功能,则区间三型模糊逻辑ABS控制系统不参与工作,进行常规制动方式直至汽车减速停止;

(2)计算理想制动防抱死力矩

若需要开启制动防抱死功能,则区间三型模糊逻辑ABS控制系统参与工作,传感器单元采集车轮轮速ω、汽车速度v输入到车轮滑移率计算单元和路面最佳滑移率识别单元,车轮滑移率计算公式如下:式中,R为车轮半径;

计算出每个车轮的车轮滑移率λ,路面最佳滑移率识别单元输出当前路面最佳滑移率λd;然后路面附着系数识别单元、车轮滑移率计算单元和路面最佳滑移率识别单元分别输出路面附着系数μ、车轮滑移率λ和路面最佳滑移率λd到区间三型模糊逻辑ABS控制器,区间三型模糊逻辑ABS控制器经过区间三型模糊逻辑算法计算得到理想制动防抱死力矩Tb_i;

(3)分配理想制动防抱死力矩

区间三型模糊逻辑ABS控制器基于一型模糊逻辑对理想制动防抱死力矩进行分配,制动力矩模糊分配控制器设计步骤如下:

3.1)确定制动力矩模糊分配控制器的类型

采用Mamdani型模糊逻辑控制器;

3.2)确定制动力矩模糊分配控制器的输入、输出变量及各自对应的模糊论域、模糊集合为充分考虑路面附着系数μ及电池荷电状态SOC对电液复合制动力矩的影响,制动力矩模糊分配控制器的输入为路面附着系数μ与电池荷电状态SOC;路面附着系数μ的模糊论域为[0,1],其对应的模糊集合为A=(PS,PM,PB);电池荷电状态SOC的模糊论域为[0,0.8],其对应的模糊集合为B=(PS,PM,PB);其中PS代表正小,PM代表正中,PB代表正大;制动力矩模糊分配控制器的输出为再生制动制动力矩分配因子kr,kr的模糊论域为[0,1],其对应的模糊集合为C=(PS,PM,PB),其中PS代表正小,PM代表正中,PB代表正大;

3.3)确定制动力矩模糊分配控制器的输入、输出变量各自对应的模糊集合的隶属度函数路面附着系数μ模糊子集的隶属度函数、电池荷电状态SOC模糊子集的隶属度函数和再生制动制动力矩分配因子kr模糊子集的隶属度函数均采用高斯型隶属度函数;

3.4)确定制动力矩模糊分配控制器的模糊控制规则

如果附着系数μ是模糊集合Ap并且电池荷电状态SOC是模糊集合Bq,那么再生制动制动力矩分配因子kr是模糊集合Co;其中,p=1,2,3;q=1,2,3;o=1,2,3;

3.5)制动力矩模糊分配控制器的模糊推理及解模糊化

模糊推理过程采用取最小值法,解模糊化采用重心法;

3.6)理想再生制动力矩、理想液压制动力矩具体分配

由制动力矩模糊分配控制器得到的再生制动制动力矩分配因子kr用于分配理想再生制动力矩Tr_i与理想液压制动力矩Th_i;

(4)实施液压制动力矩和再生制动力矩

根据制动力矩模糊分配控制器得到理想液压制动力矩Th_i和理想再生制动力矩Tr_i,然后发送电信号到整车控制器VCU,整车控制器VCU根据理想液压制动力矩Th_i和理想再生制动力矩Tr_i数值大小发送电信号控制轮缸进/出液电磁阀和电机控制器工作产生相应制动力矩,直至防抱死系统退出工作。

2.如权利要求1所述的一种基于区间三型模糊逻辑制动防抱死控制方法,其特征在于:所述区间三型模糊逻辑ABS控制器的算法设计步骤如下:

2.1)确定区间三型模糊逻辑ABS控制器的输入变量、输出变量及对应的模糊集合制动防抱死控制目标为车轮滑移率λ,因此选择滑移率误差e=λ‑λd及其变化率 为区间三型模糊逻辑ABS控制器的输入变量,输入变量e、 的模糊集合分别为其中NE表示负,ZE表示零,PO表示正,理想制动防抱死力矩Tb_i为区间三型模糊逻辑ABS控制器的输出变量;

2.2)确定模糊控制规则及各个规则激活度

输入变量e的次隶属度函数在水平方向上被分置为n个水平,每个水平αh包括水平上界和水平下界αh,水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标准

差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是关于水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标

准差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是关于水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标

准差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

输入变量 的次隶属度函数在水平方向上被分置为n个水平,每个水平αh包括水平上界和水平下界αh,水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是关于水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标准

差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是关于水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标

准差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

水平αh关于模糊集合 的隶属度上界 和下界 计算公式如下:式中,h=1,2,……,n; 是关于水平αh关于模糊集合 隶属度函数的中心;

分别为水平上界 关于模糊集合 的上界标准差、下界标

准差,水平下界αh关于模糊集合 上界标准差、下界标准差;

制动防抱死控制的原则是控制车轮滑移率追踪理想滑移率,当车轮滑移率大于理想滑移率时,表示制动力矩过大,需要减小制动力矩来减小车轮滑移率;当车轮滑移率小于理想滑移率时,表示制动力矩过小,需要增大制动力矩来增大车轮滑移率;基于上述原则设计模i糊控制规则R为:

如果滑移率误差e为区间三型模糊集合 并且滑移率误差变化率 为区间三型模糊集合 那么输出为y的取值区间为 其中,wi为第i条规则后件输出下界, 为第i规则后件输出上界,其中i=1,2,……,9;p=1,2,3;q=1,2,3;

各个规则在水平上界 处激活度区间上界 计算公式如下:

各个规则在水平下界αh处激活度区间上界 计算公式如下:各个规则在水平上界 处激活度区间下界 计算公式如下:

各个规则在水平下界αh处激活度区间下界 计算公式如下:

2.3)首次模糊降型

首次模糊降型采用直接降型法,计算过程如下:

式中,M为模糊规则数量,M=9;

2.4)二次模糊降型

二次模糊降型计算过程如下:

2.5)解模糊化

解模糊化采用均值法,计算结果如下:

式中,kc为比例因子。

3.如权利要求1或2所述的一种基于区间三型模糊逻辑制动防抱死控制方法,其特征在于:所述步骤3.6)中还包括以下步骤:若汽车速度v满足v≤10km/h,则理想液压制动力矩Th_i、理想再生制动力矩Tr_i满足下式:式中,Tλ=1为车轮滑移率λ等于1时的制动力矩;

若汽车速度v、电池荷电状态SOC满足下式:

则理想液压制动力矩Th_i,理想再生制动力矩Tr_i满足下式:若汽车速度v、电池荷电状态SOC,理想制动防抱死力矩Tb_i、最大再生制动力矩Tri_max满足下式:则理想液压制动力矩Th_i,理想再生制动力矩Tr_i满足下式:若汽车速度v、电池荷电状态SOC,理想制动防抱死力矩Tb_i、最大再生制动力矩Tri_max满足下式:则理想液压制动力矩Th_i,理想再生制动力矩Tr_i满足下式: