电动汽车动力传动系统控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电动汽车动力传动系统控制方法，包含一个模糊推理控制器、一个PID控制器、一个误差合成器；误差合成器有4个输入，分别为：电动机转子角速度误差、电动机轴角速度误差、减差总成角速度误差、半轴传动角速度误差，误差合成器将4个输入误差进行合成得到合成误差矢量；合成误差矢量为PID控制器的输入，合成误差矢量及合成误差矢量的变化率为模糊推理控制器的输入，模糊推理控制器根据合成误差矢量及合成误差矢量的变化率实时调节PID控制器的系数；PID控制器的输出为电动机的期望输出转矩。本发明专利技术充分利用模糊控制与PID控制二者的优点，保证了扭转振动抑制的效果，简单有效，具有很强的通用性。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车动力传动系统控制方法
本专利技术属于汽车动力传动领域，具体涉及一种电动汽车动力传动系统控制方法。
技术介绍
动力传动系统是电动汽车的核心部分，影响整车的综合性能。采用前置前驱的动力传动系统如图1所示，由电动机转子1、电动机轴2、减差总成3、左传动半轴4、右传动半轴5、左车轮6、右车轮7、左轮胎8、右轮胎9子模块组成。汽车动力传动系统是一个连续、具有无数自由度的有阻尼系统。驱动电动机1与减差总成3集成在一起，通过左右传动半轴驱动车轮，进而驱动车辆。不考虑电磁效应的影响，只考虑电动机转子1在转动时的机械振动，其动力学方程为(1)式中，—电动机的输出转矩，—电动机轴2上的负载转矩，—电动机转子1的转动惯量，—电动机转子1的等效阻尼，—电动机转子1的扭转振动角速度和角加速度。由于电动机轴2的刚度很大，转动惯量小，可以将其等效为一存在弱阻尼的无质量扭转弹簧。其动力学方程为(2)式中，—电动机轴2的等效扭转刚度，—电动机轴2的等效阻尼，—电动机转子1的扭转振动角位移，—电动机轴2的扭转振动角位移与角速度，变量上面的一个点“.”表示一阶导数，两个点“..”表示二阶导数，下同。假设齿轮系统的传动轴与支承轴承都是刚性元件，则减差总成3的动力学方程为(3)式中，—主动齿轮的转动惯量，—从动齿轮的转动惯量，—从动齿轮的输出转矩，—电动机轴的扭转振动角加速度，—从动齿轮的扭转振动角位移、角速度与角加速度，—齿轮副啮合综合刚度，—齿轮副啮合等效阻尼，—主、从动齿轮的基圆半径。将左传动半轴4与右传动半轴5视为分支对称机构，其动力学方程为(4)式中，—左传动半轴4的传递力矩，—右传动半轴5的传递力矩，—左传动半轴4的扭转振动角位移和角速度，—右传动半轴5的扭转振动角位移和角速度，—左传动半轴4、右传动半轴5各自的等效扭转刚度，—左传动半轴4、右传动半轴5各自的等效阻尼。基于子午线轮胎的结构，左车轮6、右车轮7、左轮胎8、左轮胎9的动力学方程为(5)(6)(7)式中，—左车轮6、右车轮7的等效转动惯量，—左轮胎8、右轮胎9的等效转动惯量，—作用在左轮胎8、右轮胎9上的转矩，—左传动半轴4的扭转振动角加速度，—右传动半轴5的扭转振动角加速度，—左轮胎8的扭转振动角位移、角速度与角加速度，—右轮胎9的扭转振动角位移、角速度与角加速度，—左车轮6、右车轮7各自的等效扭转刚度，—左轮胎8的等效阻尼，—右轮胎9的等效阻尼。当汽车制动、换档、起步时，这些非稳定工况下动力传动系统由于受非周期的冲击力而产生振动。当电动机激励扭矩的频率接近或与传动系统的某一阶固有频率相重合时，就会产生扭转共振，从而引起传动系统振幅增大。此时传动系统的振动与噪声会明显增大，这不仅使传动系统的零部件承受巨大的应力，同时车身也会受到影响，出现明显振动，从而使乘坐舒适性变差。
技术实现思路
本专利技术针对电动汽车动力传动系统的扭转振动问题，提供了一种控制方法，建立自适应模糊PID控制器，通过优化方法进行参数优化，实现对动力传动系统扭转振动的抑制，从而提高汽车的舒适性。本专利技术的目的是这样实现的：电动汽车动力传动系统控制方法，包含一个模糊推理控制器、一个PID控制器、一个误差合成器；所述误差合成器有4个输入，分别为：电动机转子角速度误差、电动机轴角速度误差、减差总成角速度误差、半轴传动角速度误差，所述误差合成器将4个输入误差进行合成得到合成误差矢量；所述合成误差矢量为所述PID控制器的输入，所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率为所述模糊推理控制器的输入，所述模糊推理控制器根据所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率实时调节所述PID控制器的比例系数、积分系数与微分系数；所述PID控制器的输出为电动机的期望输出转矩。在一些实施方式中，所述合成误差矢量包含一个元素，即将4个输入误差合成为一个误差。在一些实施方式中，所述合成误差矢量包含2个元素，即将4个输入误差合成为2个误差，将4个输入误差两两结合为分两组，每组的两个误差合成为一个误差，两组合成为两个误差，分别对应于所述合成误差矢量中的2个元素。进一步地，误差合成方法为方和根法，即输入误差的平方和，再开方。再进一步地，所述PID控制器的所述比例系数、所述积分系数与所述微分系数的计算方法为式中，、、分别是所述PID控制器的所述比例系数、所述积分系数、所述微分系数的初始值，、、分别是所述比例系数、所述积分系数、所述微分系数的变化项，、、分别是所述比例系数、所述积分系数、所述微分系数的修正系数，、、分别是所述模糊推理控制器输出的所述PID控制器的所述比例系数、所述积分系数、所述微分系数的整定参数，为时间；初始值、、与修正系数、、通过优化得到。更进一步地，优化时的目标函数为式中，分别为电动机轴、减差总成以及传动半轴的角加速度，为采样时间。本专利技术具有的有益效果是：(1)本专利技术提供的电动汽车动力传动系统控制方法中，设置了一个模糊推理控制器和一个PID(比例-积分-微分控制器)控制器，将模糊控制与PID控制相结合，充分利用二者的优点，在原理上保证了扭转振动抑制的效果；(2)本专利技术提供的电动汽车动力传动系统控制方法中，设置了一个误差合成器，将动力传动系统的实际响应误差进行合成，大大简化了控制系统的复杂性，提高了控制方法实际应用过程中的实时性；(3)本专利技术提供的电动汽车动力传动系统控制方法中，误差合成方法为方和根法，保持了误差量纲的一致性，并且平方运算保证了误差函数的连续性，提高了合成误差矢量变化率计算的精度；(4)专利技术提供的电动汽车动力传动系统控制方法中，PID控制器的比例系数、积分系数与微分系数的初始值与修正系数采用优化方法进行设置，提高了扭转振动抑制的效果。(5)本专利技术提供的动力传动系统扭转振动抑制方法调节方便，简单有效，具有很强的通用性。附图说明图1为本动力传动系统结构简图图2为本专利技术提供的电动汽车动力传动系统控制方法结构图图3为比例系数的模糊规则表图4为积分系数的模糊规则表图5为PID控制器参数的初始值及修正系数优化时适应度值收敛过程图6为角加速度图7为角加速度图8为角加速度图9为角加速度。图中：1为电动机转子2为电动机轴3为减差总成4为左传动半轴5为右传动半轴6为左车轮7为右车轮8为左轮胎9为右轮胎。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，进行说明。电动汽车动力传动系统的结构如图1所示，本专利技术提供的控制方法如图2所示。电动汽车动力传动系统控制方法，包含一个模糊推理控制器、一个PID控制器、一个误差合成器；所述误差合成器有4个输入，分别为：电动机转子角速度误差、电动机轴角速度误差、减差总成角速度误差、半轴传动角速度误差，所述误差合成器将4个输入误差进行合成得到合成误差矢量；所述合成误差矢量为所述PID控制器的输入，所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率为所述模糊推理控制器的输入，所述模糊推理控制器根据所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率实时调节所述PID控制器的比例系数、积分系数与微分系数；所述PID控制器的输出为电动机的期望输出转矩。如图2所示，为电动机转子1、电动机轴2、减差总成3、及半轴传动的期望角速度，半轴包括左传动半轴4与右传动半轴5，下同；为动力传动系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电动汽车动力传动系统控制方法，其特征在于，包含一个模糊推理控制器、一个PID控制器、一个误差合成器；所述误差合成器有4个输入，分别为：电动机转子角速度误差、电动机轴角速度误差、减差总成角速度误差、半轴传动角速度误差，所述误差合成器将4个输入误差进行合成得到合成误差矢量；所述合成误差矢量为所述PID控制器的输入，所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率为所述模糊推理控制器的输入，所述模糊推理控制器根据所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率实时调节所述PID控制器的比例系数、积分系数与微分系数；所述PID控制器的输出为电动机的期望输出转矩。

【技术特征摘要】
1.电动汽车动力传动系统控制方法，其特征在于，包含一个模糊推理控制器、一个PID控制器、一个误差合成器；所述误差合成器有4个输入，分别为：电动机转子角速度误差、电动机轴角速度误差、减差总成角速度误差、半轴传动角速度误差，所述误差合成器将4个输入误差进行合成得到合成误差矢量；所述合成误差矢量为所述PID控制器的输入，所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率为所述模糊推理控制器的输入，所述模糊推理控制器根据所述合成误差矢量及所述合成误差矢量的变化率实时调节所述PID控制器的比例系数、积分系数与微分系数；所述PID控制器的输出为电动机的期望输出转矩。2.根据权利要求1所述的电动汽车动力传动系统控制方法，其特征在于，所述合成误差矢量包含一个元素，即将4个输入误差合成为一个误差。3.根据权利要求1所述的电动汽车动力传动系统控制方法，其特征在于，所述合成误差矢量包含2个元素，即将4个输入误差合成为2个误差，将4个输入误差两两结合为分两组，每组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国强，杨志飞，代军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41