一种车速控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车速控制方法和装置，车速控制方法包括建立发动机系统的车辆动力学方程；基于车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；根据扩张状态方程得到扩张状态观测器；基于车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；根据车辆动力学方程、比例控制器以及扩张状态观测器确定发动机系统的牵引扭矩；将牵引扭矩作为输入量输入发动机系统的闭环控制器中。本发明专利技术解决了现有技术中使用传统的PID控制对整车车速进行控制时存在的车速跟随响应较慢，且需要标定大量参数的技术问题，实现了提高发动机系统的响应性的同时减少了发动机系统标定工作量的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种车速控制方法和装置
本专利技术实施例涉及车速控制
，尤其涉及一种车速控制方法和装置。
技术介绍
现阶段对于发动机系统的整车车速控制多采用PID反馈控制，或采用PID反馈控制结合MAP前馈控制的方式来实现整车车速的闭环控制。但无论是前馈控制部分还是反馈控制部分，使用经典的PID控制方法都有大量的参数需要标定，且由于反馈需要一定时间，使得车速跟随响应偏慢。
技术实现思路
本专利技术提供一种车速控制方法和装置，解决了现有技术中使用传统的PID控制对整车车速进行控制时存在的车速跟随响应较慢，且需要标定大量参数的技术问题。本专利技术实施例提供了一种车速控制方法，所述车速控制方法包括：建立发动机系统的车辆动力学方程；基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；根据所述扩张状态方程得到扩张状态观测器；基于所述车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述扩张状态观测器确定所述发动机系统的牵引扭矩；将所述牵引扭矩作为输入量输入所述发动机系统的闭环控制器中。进一步地，所述建立发动机系统的车辆动力学方程包括：根据整车参数、发动机的牵引扭矩、车辆总负载扭矩、当前车速以及坡度值得到车辆动力学方程，其中，所述整车参数包括整车质量、汽车旋转质量换算系数、变速箱传动比、主减速比、车辆传动系效率以及车轮半径。进一步地，所述根据整车参数、发动机的牵引扭矩、车辆总负载扭矩、当前车速以及坡度值得到车辆动力学方程包括：构建所述车辆动力学方程其中，m为所述整车质量，δ为所述汽车旋转质量换算系数，ig为所述变速箱传动比，i0为所述主减速比，η所述车辆传动系效率，r为所述车轮半径，T为发动机的牵引扭矩，f0为车辆总负载扭矩，v为所述当前车速，为v的导数，θ为所述坡度值。进一步地，基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程包括：提取所述车辆动力学方程的参数；利用所述车辆动力学方程的参数构建所述扩张状态方程。进一步地，在提取所述车辆动力学方程的参数之后，所述利用所述车辆动力学方程的参数构建所述扩张状态方程包括：设x1＝v，x2＝f(v,f0,θ,m)，u＝T，其中，为x2的导数；利用所述车辆动力学方程的系数构建所述扩张状态方程：y＝Cx，其中，C＝[10]，为x的导数。进一步地，所述根据所述扩张状态方程得到扩张状态观测器包括：设x的估计值为输出量y的估计值为所述扩张状态观测器的增益矩阵则所述扩张状态观测器为：其中，为x1的估计值，为x2的估计值，β1和β2均为所述扩张状态观测器的增益矩阵系数。进一步地，所述基于所述车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器包括：由所述车辆动力学方程确定所述发动机系统的阶数；基于所述发动机系统的阶数建立所述比例控制器。进一步地，当由所述车辆动力学方程确定所述发动机系统的阶数为一阶时，所述基于所述发动机系统的阶数建立所述比例控制器包括：建立所述比例控制器其中，Kp为比例控制参数，v为当前车速，为当前车速v的导数，vref为所述发动机系统的设定车速值。进一步地，所述根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述扩张状态观测器确定所述发动机系统的牵引扭矩包括：基于所述扩张状态观测器估计所述发动机系统的扰动值f(v,f0,θ,m)；根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述发动机系统的扰动值确定所述发动机系统的牵引扭矩本专利技术实施例还提供了一种车速控制装置，所述车速控制装置包括：第一建立单元，用于建立发动机系统的车辆动力学方程；第二建立单元，用于基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；转换单元，用于根据所述扩张状态方程得到扩张状态观测器；第三建立单元，用于基于所述车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；确定单元，用于根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述扩张状态观测器确定所述发动机系统的牵引扭矩；控制单元，用于将所述牵引扭矩作为输入量输入所述发动机系统的闭环控制器中。本专利技术公开了一种车速控制方法和装置，车速控制方法包括建立发动机系统的车辆动力学方程；基于车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；根据扩张状态方程得到扩张状态观测器；基于车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；根据车辆动力学方程、比例控制器以及扩张状态观测器确定发动机系统的牵引扭矩；将牵引扭矩作为输入量输入发动机系统的闭环控制器中。本专利技术通过使用扩张状态观测器直接估算发动机系统中的总扰动，并利用估计出的总扰动参与发动机系统的闭环反馈控制，解决了现有技术中使用传统的PID控制对整车车速进行控制时存在的车速跟随响应较慢，且需要标定大量参数的技术问题，实现了提高发动机系统的响应性的同时减少了发动机系统标定工作量的技术效果。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种车速控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的发动机系统的闭环控制结构图；图3是本专利技术实施例提供的另一种车速控制方法的流程图；图4是本专利技术实施例提供的又一种车速控制方法的流程图；图5是本专利技术实施例提供的又一种车速控制方法的流程图；图6是本专利技术实施例提供的又一种车速控制方法的流程图；图7是本专利技术实施例提供的一种车速控制装置的结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本专利技术下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本专利技术实施例对此不作具体限制。图1是本专利技术实施例提供的一种车速控制方法的流程图。如图1所示，车速控制方法具体包括如下步骤：步骤S101，建立发动机系统的车辆动力学方程。具体地，构建车辆动力学方程其中，m为整车质量，δ为汽车旋转质量换算系数，ig为变速箱传动比，i0为主减速比，η车辆传动系效率，r为车轮半径，T为发动机的牵引扭矩，f0为车辆总负载扭矩，v为当前车速，为v的导数，θ为坡度值。需要说明的是，车辆总负载扭矩f0包括摩擦阻力、风阻、坡度阻力以及模型误差，且车辆总负载扭矩f0是车速、摩擦系数、坡度等参数的非线性函数，δ、ig、i0、η、r等均为常量，车辆定型后可直接获取；整车质量m采用空车质量，其与实际车重的误差可以算作模型误差，放入f(v,f0,θ,m)中。步骤S102，基于车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程。具体地，在构建出车辆动力学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车速控制方法，其特征在于，所述车速控制方法包括：/n建立发动机系统的车辆动力学方程；/n基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；/n根据所述扩张状态方程得到扩张状态观测器；/n基于所述车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；/n根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述扩张状态观测器确定所述发动机系统的牵引扭矩；/n将所述牵引扭矩作为输入量输入所述发动机系统的闭环控制器中。/n

【技术特征摘要】
1.一种车速控制方法，其特征在于，所述车速控制方法包括：
建立发动机系统的车辆动力学方程；
基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程；
根据所述扩张状态方程得到扩张状态观测器；
基于所述车辆动力学方程建立发动机系统的比例控制器；
根据所述车辆动力学方程、所述比例控制器以及所述扩张状态观测器确定所述发动机系统的牵引扭矩；
将所述牵引扭矩作为输入量输入所述发动机系统的闭环控制器中。


2.根据权利要求1所述的车速控制方法，其特征在于，所述建立发动机系统的车辆动力学方程包括：
根据整车参数、发动机的牵引扭矩、车辆总负载扭矩、当前车速以及坡度值得到车辆动力学方程，其中，所述整车参数包括整车质量、汽车旋转质量换算系数、变速箱传动比、主减速比、车辆传动系效率以及车轮半径。


3.根据权利要求2所述的车速控制方法，其特征在于，所述根据整车参数、发动机的牵引扭矩、车辆总负载扭矩、当前车速以及坡度值得到车辆动力学方程包括：
构建所述车辆动力学方程其中，m为所述整车质量，δ为所述汽车旋转质量换算系数，ig为所述变速箱传动比，i0为所述主减速比，η所述车辆传动系效率，r为所述车轮半径，T为发动机的牵引扭矩，f0为车辆总负载扭矩，v为所述当前车速，为v的导数，θ为所述坡度值。


4.根据权利要求3所述的车速控制方法，其特征在于，基于所述车辆动力学方程构建发动机系统的扩张状态方程包括：
提取所述车辆动力学方程的参数；
利用所述车辆动力学方程的参数构建所述扩张状态方程。


5.根据权利要求4所述的车速控制方法，其特征在于，在提取所述车辆动力学方程的参数之后，所述利用所述车辆动力学方程的参数构建所述扩张状态方程包括：
设x1＝v，x2＝f(v,f0,θ,m)，u＝T，其中，为x2的导数；
利用所述车辆动力学方程的系数构建所述扩张状态方程：



y＝Cx，
其中，C＝[10]，为x的导数。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴义，吕宪勇，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，潍坊潍柴动力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37