一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统和方法，尤其涉及车辆工程技术领域，包括前馈模块，用以对车辆进行驱动力计算和理论扭矩计算得到发动机输出扭矩，将发动机输出扭矩作为前馈值；反馈模块，用以通过跟踪微分器、扩张状态观测器和误差反馈控制器的观测，计算得到扭矩的反馈值；校正模块，用以根据所述反馈值对所述前馈值进行校正，以获取目标扭矩值；控制模块，用以将所述目标扭矩值T

【技术实现步骤摘要】
一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及车辆工程
，尤其涉及一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统和方法。

技术介绍

[0002]在自动驾驶过程中，自动驾驶控制器会根据车与环境的信息计算出当前工况对应的汽车加速度发送给发动机管理系统的控制器，但发动机管理系统的控制器的接口为力矩请求接口，因此需要有一种方法将加速度准确快速的转为车辆的扭矩值，以满足自动驾驶系统的要求。
[0003]中国专利公开号：CN114852071A公开了一种AMT车型自适应巡航需求扭矩计算方法，包括，自适应巡航系统根据车辆运行状态，根据不同的车辆行驶工况，分别进行需求扭矩计算，在变速箱升档模式中，发动机扭矩响应变速箱的请求扭矩，自适应巡航系统通过采集发动机实时扭矩进行分析离合器是否贴合；当采集到发动机实时扭矩突变时，自适应巡航系统跟随发动机实时扭矩直到离合器完全贴合；当离合器完全贴合后，自适应巡航系统请求的扭矩从当前估计指示扭矩以一定的速率上升到需求扭矩，然后转到离合器贴合模式。该方法主要为理论值估算，没有反馈的过程，无法保证计算结果的实时性、准确性和控制效率。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统和方法，用以克服现有技术中车辆扭矩控制系统的存在滞后性、不准确性且控制效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，包括，
[0006]前馈模块，用以对车辆进行驱动力计算，并根据驱动力计算结果对车辆进行理论扭矩计算，以得到发动机输出扭矩，所述前馈模块将计算得到的发动机输出扭矩T作为前馈值；
[0007]反馈模块，用以计算发动机输出扭矩的反馈值u
’
，其中，所述反馈模块将期望加速度a
des
输入跟踪微分器中进行柔化和追踪，得到柔化后目标加速度a1和柔化后目标加速度的微分a2，所述反馈模块通过扩张状态观测器观测车辆加速度，得到观测加速度z1、观测加速度的微分z2和观测系统扰动z3，所述反馈模块还通过误差反馈控制器计算车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2，并根据车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2计算得到初始自抗扰补偿后的扭矩值u0，在观测系统扰动z3趋近于f1(y,w,t)时得到反馈值其与所述前馈模块连接；
[0008]校正模块，用以根据所述反馈值对所述前馈值T进行校正，以获取目标扭矩值T
’
，其与所述反馈模块连接；
[0009]控制模块，用以将所述目标扭矩值T
’
传输至车辆发动机管理系统，控制车辆以所述目标扭矩值T
’
运行，其与所述控制模块连接。
[0010]进一步地，所述前馈模块在进行驱动力计算时，设定进一步地，所述前馈模块在进行驱动力计算时，设定其中，F
t
为驱动力，m为整车质量，a
des
为期望加速度，g为万有引力常数，j为路面的滚动摩擦系数，θ为当前路面的坡度角，C为空气阻力系数,A为汽车的迎风面积，V为速度。
[0011]进一步地，所述前馈模块在进行理论扭矩计算时，设定，进一步地，所述前馈模块在进行理论扭矩计算时，设定，其中，T为发动机输出扭矩，μ为传动系统机械效率，t
c
为传动系统扭矩比，r为车轮半径，所述前馈模块将发动机输出扭矩T作为前馈值。
[0012]进一步地，所述反馈模块将期望加速度a
des
输入所述跟踪微分器中进行柔化和追踪，得到柔化后目标加速度a1和柔化后目标加速度的微分a2，其中，
[0013]F＝fhan(a1(k)
‑
a
des
(k),a2(k),r,h0)
[0014]a1(k+1)＝a1(k)+a2(k)
’
[0015]a2(k+1)＝a2(k)+h*F
[0016]其中，fhan为最速综合函数，h为仿真步长，r为快速因子，h0为初始仿真步长，k为当前时间，a1(k)为当前时间的柔化后目标加速度，a
des
(k)为当前时间的期望加速度，a2(k)为当前时间的柔化后目标加速度的微分，a1(k+1)为下一个时间的柔化后目标加速度，a2(k+1)为下一个时间的柔化后目标加速度的微分，F为最速综合函数值。
[0017]进一步地，所述反馈模块通过所述扩张状态观测器观测车辆加速度，得到观测加速度z1、观测加速度的微分z2和观测系统扰动z3，估计所述融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统内外扰动的实时作用值，其中，
[0018]e(k+1)＝z1(k)
‑
a(k)
[0019]z1(k+1)＝z1(k)+h(z2(k)
‑
β1*e(k+1))
[0020]z2(k+1)＝z2(k)+h(z3(k)
‑
β2*e(k+1)+b0*u)
[0021]z3(k+1)＝z3(k)+h(
‑
β3*e(k+1))
[0022]其中，a为实际加速度，a(k)为当前时间的实际加速度，β1为第一扩张观测器参数，β2为第二扩张观测器参数，β3为第三扩张观测器参数，e(k+1)为下一个时间的偏差，z1(k)为当前时间的观测加速度，z1(k+1)为下一个时间的观测加速度，z2(k)为当前时间的观测加速度z1的微分，z2(k+1)为下一个时间的观测加速度z1的微分，z3(k)为当前时间的观测系统扰动，z3(k+1)为下一个时间的观测系统扰动。
[0023]进一步地，所述误差反馈控制器计算误差时，根据跟踪微分器得到的柔化后目标加速度a1及其微分a2，和扩张状态观测器得到的观测加速度z1及其微分z2计算误差，利用非线性组合的方法计算车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2，设定e1＝a1
‑
z1，设定e2＝a2
‑
z2。
[0024]进一步地，所述反馈模块通过车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2得到初始自抗扰补偿后的扭矩值u0，设定u0＝k1e1+k2e2，k1为比例系数,k2为微分系数。
[0025]进一步地，在得到所述初始自抗扰补偿后的扭矩值u0后，所述反馈模块根据观测系统扰动z3和系统固有参数b的估计b0得到融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统的输出U，设定U＝(u0
‑
z3)/b0。
[0026]进一步地，设定车辆扭矩控制系统方程为其中y为系统
的输出，u为控制器的输入，b为系统的固有参数，f1(y,w,t)为整个系统的干扰，w为系统的外扰，t为系统的时变参数，当所述车辆扭矩控制系统的输出U等于控制器的输入u时，将u＝U＝(u0
‑
z3)/b0代入到所述融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统方程为中，得到中，得到所述观测系统扰动z3随时间趋近于f1(y,w,t)，所述系统固有参数b的估计b0随时间趋近于b，得到扰动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，其特征在于，包括，前馈模块，用以对车辆进行驱动力计算，并根据驱动力计算结果对车辆进行理论扭矩计算，以得到发动机输出扭矩，所述前馈模块将计算得到的发动机输出扭矩T作为前馈值；反馈模块，用以计算发动机输出扭矩的反馈值，其中，所述反馈模块将期望加速度a
des
输入跟踪微分器中进行柔化和追踪，得到柔化后目标加速度a1和柔化后目标加速度的微分a2，所述反馈模块通过扩张状态观测器观测车辆加速度，得到观测加速度z1、观测加速度的微分z2和观测系统扰动z3，所述反馈模块还通过误差反馈控制器计算车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2，并根据车辆偏差值e1和车辆微分偏差e2计算初始自抗扰补偿后的扭矩值u0，在观测系统扰动z3趋近于f1(y,w,t)时得到反馈值校正模块，用以根据所述反馈值对所述前馈值T进行校正，以获取目标扭矩值T
’
；控制模块，用以将所述目标扭矩值T
’
传输至车辆发动机管理系统，控制车辆以所述目标扭矩值T
’
运行。2.根据权利要求1所述的融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，其特征在于，所述前馈模块在进行驱动力计算时，设定前馈模块在进行驱动力计算时，设定其中，F
t
为驱动力，m为整车质量，a
des
为期望加速度，g为万有引力常数，j为路面的滚动摩擦系数，θ为当前路面的坡度角，C为空气阻力系数,A为汽车的迎风面积，V为速度。3.根据权利要求2所述的融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，其特征在于，所述前馈模块在进行理论扭矩计算时，设定，前馈模块在进行理论扭矩计算时，设定，其中，T为发动机输出扭矩，μ为传动系统机械效率，t
c
为传动系统扭矩比，r为车轮半径，所述前馈模块将发动机输出扭矩T作为前馈值。4.根据权利要求1所述的融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，其特征在于，所述反馈模块将期望加速度a
des
输入所述跟踪微分器中进行柔化和追踪，得到柔化后目标加速度a1和柔化后目标加速度的微分a2，其中，F＝fhan(a1(k)
‑
a
des
(k),a2(k),r,h0)a1(k+1)＝a1(k)+a2(k)
’
a2(k+1)＝a2(k)+h*F其中，fhan为最速综合函数，h为仿真步长，r为快速因子，h0为初始仿真步长，k为当前时间，a1(k)为当前时间的柔化后目标加速度，a
des
(k)为当前时间的期望加速度，a2(k)为当前时间的柔化后目标加速度的微分，a1(k+1)为下一个时间的柔化后目标加速度，a2(k+1)为下一个时间的柔化后目标加速度的微分，F为最速综合函数值。5.根据权利要求4所述的融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统，其特征在于，所述反馈模块通过所述扩张状态观测器观测车辆加速度，得到观测加速度z1、观测加速度的微分z2和观测系统扰动z3，估计所述融合自抗扰反馈控制的车辆扭矩控制系统内外扰动的实时作用值，其中，e(k+1)＝z1(k)
‑
a(k)z1(k+1)＝z1(k)+h(z2(k)
‑
β1*e(k+1))z2(k+1)＝z2(k)+h(z3(k)
‑
β2*e(k+1)+b0*u)

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋子明，吕颖，曲白雪，付仁涛，祁旭，裴丽珊，
申请(专利权)人：一汽南京科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：