基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法技术

一种基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法，属于汽车控制技术领域。本发明专利技术的目的是利用基于观测器的滚动时域优化控制算法来设计控制器，通过控制器优化出驾驶员需求的力矩，然后进行驱动和制动力矩分配，从而实现纵向车速有效控制的基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法。本发明专利技术实现Matlab/Simulink和AMESim的联合仿真，在AMESim界面中添加与simulink通信的接口模块，经过系统编译之后，AMESim中的模型信息以S‑function的形式保留在Simulink中，从而实现两者的联合仿真与通信。本发明专利技术主要针对纯电动智能汽车纵向车速控制问题，针对系统的重要参数设计观测器，滚动时域优化控制算法能够很好的完成在线优化求解，同时能够显性的处理约束。

Observer based longitudinal speed control method for pure electric intelligent vehicle

The utility model relates to an observer based longitudinal speed control method of a pure electric intelligent vehicle, belonging to the technical field of automobile control. The purpose of this invention is to use the scroll to design the controller control algorithm in time domain based on observer, the controller optimized driver needs torque, then driving and braking torque distribution, so as to realize the intelligent electric vehicle longitudinal speed control method based on observer to effectively control the longitudinal speed. The invention realizes the joint simulation of Matlab/Simulink and AMESim, in the AMESim interface and Simulink communication interface module to add, after the system after compilation, information model in AMESim to S function form in the Simulink, so as to realize the co simulation and communication. The invention is mainly for pure electric vehicle longitudinal speed intelligent control problem for an important parameter for the design of the observer system, rolling horizon optimization control algorithm can achieve a good online optimization, which can handle the dominant constraint.

【技术实现步骤摘要】
基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法
本专利技术属于汽车控制

技术介绍
为了减少交通事故的发生，降低内燃机汽车对能源消耗及环境污染的影响，伴随着互联网、信息、电子和智能技术的发展，汽车的智能化及电动化技术已经成为解决上述问题的有效途径。近年来，大众、宝马、奥迪等知名汽车制造企业以及百度、谷歌等著名互联网企业，都在不断的增加对智能驾驶汽车领域的人力、财力的投入，以抢占智能驾驶的前沿技术。智能驾驶技术的发展必然会引领汽车行业新一轮的重大变革。纵向车速控制作为纯电动智能汽车的底层控制算法，其控制效果直接影响着智能汽车的安全性和乘车舒适性等性能。对于纯电动智能汽车，由于电机的响应速度快，电机的扭矩和转速容易获取，这为纯电动智能汽车的纵向车速控制提供了良好的基础条件。针对于集中式纯电动智能汽车纵向车速控制，主要有以下问题：1.智能汽车纵向车速的控制，即通过设计控制器合理的产生驾驶需求力矩（包括驱动力矩和制动力矩），从而实现纵向车速的跟踪控制。2.纯电动智能汽车纵向车速控制系统具有非线性。同时，控制器的输出要满足执行器电机和制动器的硬性约束，即驱动和制动力矩信号不能超过电机的实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法，其特征在于：实现Matlab/Simulink和AMESim的联合仿真，①必须设置PC电脑的环境变量，让两者相互关联；②在AMESim界面中添加与simulink通信的接口模块，将Matlab/Simulink和AMESim间需要通信的变量连接到这个模块；③经过系统编译之后，AMESim中的模型信息以S‑function的形式保留在Simulink中，从而实现两者的联合仿真与通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法，其特征在于：实现Matlab/Simulink和AMESim的联合仿真，①必须设置PC电脑的环境变量，让两者相互关联；②在AMESim界面中添加与simulink通信的接口模块，将Matlab/Simulink和AMESim间需要通信的变量连接到这个模块；③经过系统编译之后，AMESim中的模型信息以S-function的形式保留在Simulink中，从而实现两者的联合仿真与通信。2.权利要求1所述的基于观测器的纯电动智能汽车纵向车速控制方法，其特征在于：一、集中式电动汽车仿真模型搭建：电动汽车仿真模型包括电驱动模块、传动模块、轮胎模块以及车辆纵向动力学，整车模型参数如表一表一电动汽车参数表二、基于观测器的滚动时域优化控制器：2.1面向控制器设计模型搭建2.1.1车辆纵向动力学模型在不考虑横向力的情况下，车辆坡路上行驶纵向受力根据牛顿第二定律有：（1）其中：为行车质量，为驱动力、为行驶阻力；包括空气阻力、路面摩擦阻力、坡度阻力及机械制动力；车重与行车质量关系用式下式表示：（2）其中为一个车轮的惯量，为车轮半径；在坡路上行驶的汽车受到坡度阻力为：（3）其中为重力加速度；路面上行驶的汽车受到的空气阻力为：（4）其中为空气黏性密度，为风阻系数，为车辆的迎风面积，为风速，为车速；忽略汽车风速影响，故空气阻力表示为：（5）摩擦阻力是道路与轮胎间的摩擦力，通过下式：（6）其中为路面摩擦系数，为粘滞摩擦系数；机械制动力，为制动力矩；得到车辆受到的行驶阻力为：（7）；2.1.2传动系建模2.1.2.1离合器由刚性假设，其传递的转矩为：（8）其中为电机输出转矩，为离合器输出转矩，为电机输出转速，为离合器输出转速；2.1.2.2变速器变速器输出转矩建模如下式：（9）其中为扭转阻尼系数，为输出转速，为传动比，为档位传动比，为主减速比；2.1.2.3驱动轴（10）其中为驱动轴输出，为驱动轴输出转速；将式8和式9代入式10整理得：（11）用驱动力，用表示车轮半径，则由力和力矩之间的关系，同时车速，故结合式11得：（12）其中车轮半径由下式求得，式中为轮毂半径，为轮胎扁平比，为轮胎宽度；（13）；2.2联合观测器：2.2.1递归最小二乘法质量辨识结合式1和式7，得到如下等式：（14）同时结合式（2）、（3）、（4）、（5）、（6）整理成最小二乘格式，驱动轴力矩估计值，转化为驱动力，得（15）其中表示车辆纵向加速度，等效旋转质量，其值，其中为一个车轮的惯量，为车轮半径；表示包含驱动轴估计量系统输出量，表示可获取的数据向量，为待辨识量，为系统的过程白噪声；根据最小二乘法原理，分别定义K-1、K时刻系统辨识得到的整车质量为、，则得到质量辨识模型：（16）式中，为第K时刻的遗忘因子；遗忘因子规律为：（17）；2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云峰，韩振宇，朱大吉，陈虹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22