专利汇可以提供一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制系统及滑移率抖动抑制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种基于LQG 控制器 的车辆防抱死控制系统及 滑移率 抖动抑制方法,通过设计 制动 力 矩 阀 值控制单元对制动防抱死控制单元的输出制动力矩范围进行时变限定,制动力矩阀值控制单元由前后路面附着系数预估单元,前、后轮理想制动力矩预估单元和前、后轮制动力矩约束单元组成,限定制动力矩值范围控制步骤:1)前、后路面附着系数预估单元对前后路面附着系数进行预估;2)前、后轮理想制动力矩预估单元通过路面附着系数和制动力矩之间的多项式拟合关系确定前、后轮理想制动力矩;3)设定前、后轮制动力矩的上、下限阀值,使得LQG控制器输出的制动力矩值受上、下限阀值的限定约束,进而求取制动防抱死控制单元输出制动力矩的实际控制 信号 。,下面是一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制系统及滑移率抖动抑制方法专利的具体信息内容。
1.一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,车辆制动防抱死控制系统中的制动力矩阀值控制单元(23)由前后路面附着系数预估单元(24)、前轮理想制动力矩预估单元(25)、后轮理想制动力矩预估单元(28)、前轮制动力矩约束单元(26)和后轮制动力矩约束单元(27)依次连接组成,所述制动力矩阀值控制单元(23)与LQG控制器连接,制动力矩阀值控制单元(23)的具体工作步骤包括:
步骤1),前后路面附着系数预估单元对前后路面附着系数进行预估;
步骤2),前、后轮理想制动力矩预估单元通过路面附着系数和制动力矩之间的多项式拟合关系确定前、后轮理想制动力矩;
步骤3),根据前、后轮理想制动力矩,在制动力矩阀值控制单元(23)中设定前、后轮制动力矩的上、下限阀值,使得LQG控制器输出的制动力矩值受上、下限阀值的限定约束,进而确定制动防抱死控制单元输出制动力矩的实际控制信号。
2.如权利要求1所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述步骤1)中预估前后路面附着系数的方法具体为:将LQG控制器(20)计算得到前轮制动控制力矩Tb1和后轮制动控制力矩Tb2分别输入到前轮制动力矩约束单元(26)和后轮制动力矩约束单元(27)中,得到前、后轮实际制动力矩Tb3和Tb4,将前轮转速 后轮转速和车速 的信号输入到制动力矩阀值控制单元(23)中,制动力矩阀值控制单元(23)通过积分处理计算得到前、后轮加速度 和车辆加速度 前后路面附着系数预估单元(24)
通过接收到的前、后轮加速度 和车辆加速度 以及前、后轮实际制动力矩Tb3和Tb4信号来预估前、后轮路面附着系数估计值 和
3.如权利要求2所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于 ,所述 前、后轮路面附 着系数估计值 和 的公式为 :
和 其中I为车轮转动惯量,L为轴距,r为前、后
车轮有效半径,M为汽车质量,a和b分别是质心到前、后轴的距离,hg为质心高度,g为重力加速度。
4.如权利要求3所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述步骤2)中前、后轮理想制动力矩的确定:前轮理想制动力矩预估单元(25)、后轮理想制动力矩预估单元(28)分别接收前后轮路面附着系数预估单元(24)传递过来的前、后轮路面附着系数估计值 和 通过多项式拟合的方法估计前、后轮理想制动
力矩,即 和 其中k11为前轮常数
项系数,k12为前轮一次项系数,k13为前轮二次项系数,k21为后轮常数项系数,k22为后轮一次项系数,k23为后轮二次项系数。
5.如权利要求4所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述多项式系数k11、k12、k13、k21、k22和k23的确定是基于Matlab/Simulink软件中建立的基于LQG控制的防抱死控制器,防抱死控制器的设计步骤为:①建立防抱死控制下的车辆纵向动力学状态方程式;②构建制动综合性能指标J;③确定控制向量U。
6.如权利要求5所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述车辆纵向动力学状态方程式为
U=[Tb1 Tb2]T,W=[Fx1 Fx2 Ff1 Ff2 Fw]T;
其中 为车辆速度的正阻尼项, 为前车轮角速度的正阻尼项, 为后车轮角速
度的正阻尼项,δ为汽车旋转质量换算系数, 为关于车辆速度的无穷小量, 为关于前车轮角速度的无穷小量, 为后车轮角速度的无穷小量;Fx1、Fx2分别为作用在前、后轮上的地面切向反作用力,分别满足Fx1=Fzμ1 (λ1)和Fx2=Fz2μ(λ2),μ(λ1)和μ(λ2)分别表示前轮、后轮与地面的实际附着系数;Ff1和Ff2分别为前、后轮滚动阻力,分别满足Ff1=Fz1f和Ff2=Fz2f,f表示滚动阻力系数,满足 Fz1和Fz2分别表示作用在前、后轮上的地面
法向反作用力,分别满足 和 Fw为空气阻
力,满足: CD为空气阻力系数,A为迎风面积,ρ为空气密度;Tf1和Tf2分别为
前、后车轮滚动阻力偶距。
7.如权利要求5所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述制动综合性能指标
其中 为前
轮制动控制力矩的无穷小量, 为后轮制动控制力矩的无穷小量, 为前车轮转角
的无穷小量, 为后车轮转角的无穷小量,T为车辆运行的总时间,t为时间变量。
8.如权利要求6所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述控制向量U=-KX,其中K为控制系数,满足K=-R(PB+N)T;P是黎卡提方程AP+PAT-(PB+N)R-1(PB+N)T+Q=0的唯一解,加权矩阵
为关
于前轮制动控制力矩的无穷小量, 为关于后轮制动控制力矩的无穷小量, 为关于前车轮转角的无穷小量, 为关于后车轮转角的无穷小量。
9.如权利要求1所述的一种基于LQG控制器的车辆防抱死控制滑移率抖动抑制方法,其特征在于,所述步骤3)中确定制动防抱死控制单元输出制动力矩的实际控制信号的方法为:
LQG控制器(20)计算得到前轮制动控制力矩Tb1和前轮理想制动力矩预估单元(25)估计得到的前轮理想制动控制力矩Tib1作为前轮制动力矩约束单元(26)的输入,LQG控制器(20)计算得到后轮制动控制力矩Tb2和后轮理想制动力矩预估单元(28)估计得到的后轮理想制动控制力矩Tib2作为后轮制动力矩约束单元(27)的输入;前轮制动力矩约束单元(26)依据前轮理想制动控制力矩Tib1,确定前轮制动转矩控制信号的上限阀值Tb1-max和下限阀值Tb1-min, 后轮制动力矩约束单元(27)依据后轮理想制动控制力矩Tib2,确定
后轮制动转矩控制信号的上限阀值Tb2-max和下限阀值Tb2-min, 制动防抱死
控制单元(8)的实际前轮制动控制力矩的输出信号受到上限阀值Tb1-max和下限阀值Tb1-min的限定约束: 制动防抱死控制单元(8)的实际后轮制动控制力
矩的输出信号受到上限阀值Tb2-max和下限阀值Tb2-min的限定约束:
10.一种用于实施根据权利要求1-9中任意一项所述的方法的基于LQG控制器的车辆防抱死控制系统,其特征在于,包括制动踏板(1)、前轮轮缸(5)、前车轮(6)、前轮速度传感器(7)、制动防抱死控制单元(8)、后轮速度传感器(9)、后车轮(10)、后轮轮缸(11)、制动液储能器(12)、油管(16)、回流泵(17)、带储油器的制动主缸(18)、制动助力器(19)、前轮ABS执行机构(2)以及后轮ABS执行机构(15);其中前轮ABS执行机构(2)包括前轮进液阀(3)和前轮出液阀(4)两部分,后轮ABS执行机构(15)包括后轮出液阀(13)和后轮进液阀(14)两部分;制动防抱死控制单元(8)由AD转换器(21)、信号观测器(22)、LQG控制器(20)和制动力矩阀值控制单元(23)依次连接组成;前轮速度传感器(7)测得的前轮转速信号、后轮速度传感器(9)测得的后轮转速信号通过AD转换器(21)由模拟信号转换成数字信号,信号观测器(22)接收关于前轮转速 和后轮转速 的数字信号并预估出前轮车轮转动位移θ1、后轮车轮转动位移θ2和车速 再输入到LQG控制器(20)中;LQG控制器(20)计算得前轮制动控制力矩Tb1和后轮制动控制力矩Tb2后,输入制动力矩阀值控制单元(23)中;制动力矩阀值控制单元(23)还接收信号观测器(22)传递过来的关于前轮转速 后轮转速 和车速 的信号并确定前、后轮制动力矩的上、下限阀值,使得LQG控制器(20)输出的制动控制力矩受到上、下限阀值确定的取值范围的限定约束,进而求取制动防抱死控制单元(8)输出制动力矩的实际控制信号。
制方法
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