一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器及其设计方法
专利汇可以提供一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器及其设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于车辆防抱死系统的LQG 滑移率 控制器 及其设计方法，所述滑移率控制器包括Kalman观测器、条件判断单元、LQG控制器。设计方法如下：(1)改写基于单轮 制动 模型的 状态方程 和制动性能指标，得到新的状态矩阵、状态变量和控制变量的加权矩阵；(2)设计用于观测系统状态向量的Kalman观测器；(3)设计LQG控制器，计算理想制动控制 力 矩并输入条件判断单元；(4)条件判断单元依据判断条件确定输出的控制 信号 ，控制ABS执行机构在“ 增压 ”、“保压”和“减压”三种模式间切换。本发明通过在原有状态方程和制动性能指标中增加无穷小量的方法，在保证控制系统和控制目标基本不变的情况下，设计出用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器。，下面是一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器及其设计方法专利的具体信息内容。
1.一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器，其特征在于，LQG滑移率控制器(8)包括Kalman观测器(14)、LQG控制器(15)、条件判断单元(16)，且Kalman观测器(14)、LQG控制器(15)、条件判断单元(16)依次连接；
所述Kalman观测器(14)信号连接车轮速度传感器(7)，条件判断单元(16)信号连接进液阀(10)、出液阀(9)。
2.一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)建立制动系统的状态方程和制动性能指标；
(2)对理想的状态方程和制动性能指标进行改写，得到改写后的状态矩阵A1、改写后的状态变量加权矩阵Q1和改写后的控制变量加权矩阵R1；
(3)Kalman观测器(14)根据车轮速度传感器(7)测得的车轮转速信号观测得到制动系统的状态向量；
(4)由LQG控制器(15)计算得到相应的理想制动控制力矩，并输入条件判断单元(16)；
(5)条件判断单元(16)依据设定的判断条件进行判断，并依据判断结果对ABS执行机构(2)输出控制信号，使得ABS执行机构(2)在“增压”、“保压”和“减压”三种模式间进行切换控制。
3.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于：步骤(1)中，所述制动系统的状态方程和制动性能指标建立步骤如下：
步骤A、建立车轮制动的受力方程式，即：
式中：
M为车辆质量；
δ为汽车旋转质量换算系数；
为汽车加速度；
Fxb为作用在车轮上的地面切向反作用力，满足Fxb＝Fzμ(λ)；其中，μ(λ)表示地面与轮胎的附着系数；Fz为作用在车轮上的地面法向反作用力，与车辆单轮制动模型作用在地面上的法向作用力W大小相等，方向相反，满足Fz＝W＝Mg；
Fw为空气阻力，满足 其中，CD为空气阻力系数；A为迎风面积；ρ为空气密
度；为汽车行驶速度；
I为车轮转动惯量；
r为车轮有效半径；
表示车轮角加速度；
Tb为制动控制力矩；
步骤B、建立制动系统的状态方程
其中，
U＝[Tb]，
步骤C、定义车轮滑移率为 设定理想滑移率为0.2，根据理想滑移率来设置理想的制动性能指标为 式中T为车辆运行的总时间；t为时间变化；
将理想的制动性能指标改写成标准形式 得到状
T
态变量加权矩阵 交叉加权矩阵N＝[0 0 0] 和控制变量加权矩阵R
＝[0]。
4.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改写后的状态矩阵A1计算过程为：
对制动系统的动力学方程进行改写 增加了关于车辆速度正
阻尼项 和车轮角速度的正阻尼项 由此重新构建单轮车辆制动系统的状态方程其中改写后的状态矩阵为
5.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改写后的状态变量加权矩阵Q1和改写后的控制变量加权矩阵R1的计算步骤为：
通过在制动性能指标中增加一个关于制动控制力矩的无穷小量 以及一个关于车轮转角的无穷小量δθθ2，改写后的制动性能指标为
将J1改写成标准式，得到改写后的状态变量加权矩阵为 改写后
的控制变量加权矩阵为R1＝[δTb]。
6.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述Kalman观测器(14)以车轮速度传感器(7)测得的车轮速度信号为输入，以制动系统状态向量X的观测值 为输出；Kalman观测器方程设为
其中， 表示状态向量X的观测值， C＝[0 0 1],D＝[0]，
L为控制系数，
Pk是黎卡提方程 的唯一解，其
中Qk＝E{ωωT}，Rk＝E{ξξT}，Nk＝E{ωξT}；ω表示制动系统的外界干扰；ξ为测量噪声。
7.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于，步骤(4)中，LQG控制器(15)的输入是制动系统状态向量的观测值 理想制动控制力矩U＝[Tb]为输出，以 为计算率来执行求解计算；其中K是切换系数，满足K＝-R1(SB+N)T；S是黎卡提方程 的唯一解。
8.根据权利要求2所述的一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器的设计方法，其特征在于，步骤(5)中，所述条件判断单元(16)将理想制动控制力矩制Tb与ABS执行机构(2)中的实际制动控制力矩 进行大小判断；若判断结果为 时，条件判断单元(16)输出“增压”信号；若判断结果为 时，条件判断单元(16)输出“保压”信号；若判断结果为时，条件判断单元(16)输出“减压”信号。
一种用于车辆防抱死系统的LQG滑移率控制器及其设计方法
技术领域
背景技术
发明内容
阵R＝[0]。
将J1改写成标准式，可以得到改写后的状态变量加权矩
阵为 和改写后的控制变量加权矩阵为R1＝[δTb]。
9和进液阀10都2位2通阀；制动主缸12内置一个储油器。
12和制动器5之间的油路关闭，此时制动主缸12压力的增加不会导致制动器5中压力的增加；若LQG滑移率控制器8输出“减压”信号时，ABS执行机构2中的进液阀10处于“关闭”状态，出液阀9处于“开启”状态，此时集成在ABS执行机构2中的回流泵3将制动液从制动器中抽出，进而减小制动器5中的制动压力。
到控制矩阵B的控制；当关于车辆速度的正阻尼项 和关于车轮角速度的正阻尼项 取值对于动力学其他项来说无穷小时，可以近似认为改写后的动力学方程仍然可以较为精确的体现制动系统的动力学特点。
权矩阵为 改写后的控制变量加权矩阵为R1＝[δTb]；Q1具有对称
非负定的性质，R1满足det(R1)﹥0。当 和δθθ2取值相比于理想的制动性能指标J无穷小时，改写后的制动性能指标J1可以等价于理想的制动性能指标J；
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