一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法技术

发明专利技术公开了一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法，其步骤包括：1、建立车辆的运动学模型并设定性能指标以及约束条件；2、采用动态规划算法对建立的目标函数进行求解；3、将求解后的结果做为再生制动控制系统的输入；4、设定电机和电池的约束，实现制动力的分配。本发明专利技术将自适应巡航和再生制动两种技术方案相结合，使其体现各自应有的性能，保证智能电动汽车满足综合行驶性能的同时回收更多的制动能量。的制动能量。的制动能量。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法


[0001]本专利技术属于电动汽车领域，具体的说是一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法。

技术介绍

[0002]自适应巡航系统是一种先进的辅助驾驶系统，通过某种控制策略调节车辆的纵向运动状态，实现车辆自动加减速或保持纵向安全距离。因此搭载自适应巡航系统的汽车可以减少驾驶员的操作，是汽车智能化发展的体现。
[0003]为应对我国汽车保有量爆发式增长带来的环境污染等问题，电动汽车得到快速发展。再生制动技术是电动汽车的通用技术，它将驱动电机作为发电机，制动过程中将动能转化为电能，提高续航里程。
[0004]目前自适应巡航系统在传统车辆上的研究较多，由于传统车辆和电动汽车的差异，将原有的自适应巡航系统应用到电动汽车上时，其控制算法和执行机构会发生改变。因此需要对此进行改变，制定适应电动汽车的控制策略。此外，当前对汽车自适应巡航控制的研究大多针对某一性能指标单独设计，具有局限性。目前再生制动系统进行能量回收时，为防止电池过充会以电池的荷电状态为约束，并且设计性能指标时只以能量回收多少或能量回收率为标准。但仅仅以这一个约束条件对电池进行约束以及单独的性能指标进行评判时，当面对较为复杂的行驶环境时会有局限性。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法，以期能将自适应巡航系统和再生制动控制系统相结合并考虑两者之间的相互影响，设定多目标多约束以实现各自的性能，从而能在满足电动汽车行驶性能的同时，回收更多的制动能量。
[0006]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法的特点是按如下步骤进行：
[0008]步骤一：建立车辆运动模型：
[0009]步骤1.1、利用式(1)建立一阶惯性环节来表示车辆加速度状态的传递特性：
[0010][0011]式(1)中，a
h
为实际加速度，K
s
为惯性环节的增益因子，T
s
为惯性环节的时间常数，a
des
为期望加速度；
[0012]步骤2.2、以当前车辆行驶的位移s
h
和当前车辆行驶的速度v
h
以及当前车辆的实际加速度a
h
为状态变量，利用式(2)建立车辆运动学模型：
[0013][0014]式(2)中，x
h
＝[s
h v
h a
h
]T
为状态向量，u＝a
des
为期望加速度，y
h
为输出加速度；A
l
表示系数矩阵；B
l
表示输入矩阵；C
l
表示输出矩阵，并有：表示输出矩阵，并有：
[0015]步骤2.3、利用式(3)得到离散化后的状态空间方程：
[0016][0017]式(3)中，A
l,d
表示离散化后系数矩阵，且A
l,d
＝I+A
l
T，B
l,d
表示离散化后输入矩阵，且B
l,d
＝B
l
T，C
l,d
表示离散化后输出矩阵，且C
l,d
＝TC
l
，T为采样时间；x
h
(k+1)表示第k+1时刻的状态向量，x
h
(k)表示第k时刻的状态向量，y
h
(k)表示第k时刻的输出向量，u(k)表示第k时刻的输入向量；
[0018]步骤二：性能指标设计：
[0019]步骤2.1、利用式(4)构建经济性指标L
eco
：
[0020]L
eco
＝ω
eco
ΔE(k)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0021]式(4)中，ω
eco
为经济性指标的权重，ΔE(k)表示k时刻消耗的能量，并有：
[0022]ΔE(k)＝E
drive
(k)
‑
E
regen
(k)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0023]式(5)中，E
drive
(k)为k时刻驱动消耗能量，E
regen
(k)为k时刻制动回收能量；
[0024]步骤2.2、利用式(6)构建跟随性指标L
tra
：
[0025]L
tra
＝ω
Δd
(Δd(k))2+ω
Δv
(Δv(k))2ꢀꢀꢀ
(6)
[0026]式(6)中，ω
Δd
为车间误差的权重系数，ω
Δv
为车速误差的权重系数；Δd(k)表示k时刻的车间距误差，并由式(7)得到；Δv(k)表示k时刻的车速误差，并由式(8)得到；
[0027]Δd(k)＝s
f
(k)
‑
s
h
(k)
‑
s
safe
ꢀꢀꢀ
(7)
[0028]式(7)中，s
f
(k)为k时刻前车行驶位移，s
safe
为安全距离；
[0029]Δv(k)＝v
f
(k)
‑
v
h
(k)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0030]式(8)中，v
f
(k)为k时刻前车行驶速度；
[0031]步骤2.3、利用式(7)构建安全性指标：
[0032][0033]式(7)中，Δd
min
、Δd
max
为车间距误差的最小值和最大值；Δv
min
、Δv
max
为车速误差的最小值和最大值；
[0034]步骤2.4、利用式(8)构建舒适性指标L
com
：
[0035]L
com
＝ω
a
(a
h
(k))2ꢀꢀꢀ
(8)
[0036]式(8)中，a
h
(k)表示k时刻的加速度，ω
a
为舒适性指标的权重，且a
hmin
≤a
h
(k)≤a
hmax
；a
hmin
表示加速度的最小值，a
hmax
表示加速度的最大值；
[0037]步骤2.5、利用式(9)构建综合性能指标L：
[0038]L＝x
T
ωx+ω
eco
ΔE(k)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0039]式(9)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车自适应巡航与再生制动的协同控制方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤一：建立车辆运动模型：步骤1.1、利用式(1)建立一阶惯性环节来表示车辆加速度状态的传递特性：式(1)中，a
h
为实际加速度，K
s
为惯性环节的增益因子，T
s
为惯性环节的时间常数，a
des
为期望加速度；步骤2.2、以当前车辆行驶的位移s
h
和当前车辆行驶的速度v
h
以及当前车辆的实际加速度a
h
为状态变量，利用式(2)建立车辆运动学模型：式(2)中，x
h
＝[s
h v
h a
h
]
T
为状态向量，u＝a
des
为期望加速度，y
h
为输出加速度；A
l
表示系数矩阵；B
l
表示输入矩阵；C
l
表示输出矩阵，并有：表示输出矩阵，并有：步骤2.3、利用式(3)得到离散化后的状态空间方程：式(3)中，A
l,d
表示离散化后系数矩阵，且A
l,d
＝I+A
l
T，B
l,d
表示离散化后输入矩阵，且B
l,d
＝B
l
T，C
l,d
表示离散化后输出矩阵，且C
l,d
＝TC
l
，T为采样时间；x
h
(k+1)表示第k+1时刻的状态向量，x
h
(k)表示第k时刻的状态向量，y
h
(k)表示第k时刻的输出向量，u(k)表示第k时刻的输入向量；步骤二：性能指标设计：步骤2.1、利用式(4)构建经济性指标L
eco
：L
eco
＝ω
eco
ΔE(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式(4)中，ω
eco
为经济性指标的权重，ΔE(k)表示k时刻消耗的能量，并有：ΔE(k)＝E
drive
(k)
‑
E
regen
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式(5)中，E
drive
(k)为k时刻驱动消耗能量，E
regen
(k)为k时刻制动回收能量；步骤2.2、利用式(6)构建跟随性指标L
tra
：L
tra
＝ω
Δd
(Δd(k))2+ω
Δv
(Δv(k))2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式(6)中，ω
Δd
为车间误差的权重系数，ω
Δv
为车速误差的权重系数；Δd(k)表示k时刻的车间距误差，并由式(7)得到；Δv(k)表示k时刻的车速误差，并由式(8)得到；Δd(k)＝s
f
(k)
‑
s
h
(k)
‑
s
safe
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
式(7)中，s
f
(k)为k时刻前车行驶位移，s
safe
为安全距离；Δv(k)＝v
f
(k)
‑
v
h
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式(8)中，v
f
(k)为k时刻前车行驶速度；步骤2.3、利用式(7)构建安全性指标：式(7)中，Δd
min
、Δd
max
为车间距误差的最小值和最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴涛，夏文龙，武骥，王丽，吴慕遥，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：