[发明专利]一种电动汽车驱动防滑的微分模糊组合控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车驱动防滑的微分模糊组合控制方法。

背景技术

随着石油等化石能源的枯竭和环境污染问题的越来越严重，内燃机车在未来显然不能满足社会发展的需要，人们也积极寻找到和关注它的替代品—电动汽车。电动汽车使用电能，零排放，本身不会对环境造成任何污染。国外有科学研究表明即使在现阶段计算发电过程中对环境造成的污染，电动汽车对环境造成的污染也会比内燃机车下降40％。电动汽车最大的优势在于其采用电机驱动，因此其转矩可以精确控制，特别是当使用轮毂电机后，可以对四个轮子的转矩实行独立控制，电动汽车可控制的自由度和安全性可以得到很大的提高，这些都是内燃机车无法比拟的。安全性的控制分为被动安全控制和主动安全控制，被动安全性例如安全带，安全气囊等，而电动汽车驱动防滑控制系统是一种电动汽车主动安全性控制系统。当电动汽车在低附着路面上行驶时，特别是加速行驶时，其电机的输出转矩可能会超过路面所能提供的最大的附着力所对应的转矩。当此情况发生时，其轮速与车速的差距会越来越大，导致车轮急剧滑转，滑差率由稳定区进入非稳定区，电动汽车与路面之间的附着力下降，从而极有可能导致安全事故的发生。

传统上一些驱动防滑控制方法主要有：

1.门限逻辑控制方法。主要是设置门限逻辑控制值来实现驱动防滑，可设置的门限逻辑变量可以是门限车轮角加速度等。当检测到的角加速度信号超过门限值时，由ECU控制单元调整电机的输出转矩，从而实现驱动防滑。

2.PID控制方法。PID控制器在驱动防滑控制中的应用主要是针对轮胎与地面的附着率控制。其输入是实际滑转率与期望滑转率之间的差值，其输出是电机输出转矩的调整值，从而实现驱动防滑。

3.模糊控制方法。模糊控制器在驱动防滑控制中的应用也主要是针对轮胎与地面的附着率控制。其输入可以实际滑转率与期望滑转率之间的偏差及偏差的变化率，也可以使其他的一些物理量，输出仍然是电机输出转矩的调整值。

然而，以上几种传统的控制方法由于其本身的局限性导致在驱动防滑控制过程中影响了其驱动防滑的效果。例如，门限逻辑控制中，门限逻辑值的设定对于多种复杂路况的下的不适应性；PID控制多应用于线性系统，但含轮胎模型的电动汽车是一个强非线性系统，而且PID参数对于复杂路况的变化并不具有很好的适应性。对于非线性系统的控制，选择模糊控制是一种不错的选择，但是模糊控制在控制过程中经常会出现存在稳态误差和震颤现象。以上几种控制方法的缺陷导致了目前传统的电动汽车驱动防滑系统难以实现令人十分满意的驱动防滑。

发明内容

本发明的目的是针对一些传统电动汽车驱动防滑控制系统控制过程中存在的问题，提出一种电动汽车驱动防滑的微分模糊组合控制方法。

本发明采用的技术方案为：一种电动汽车驱动防滑的微分模糊组合控制方法，包括TD-Fuzzy(含最速跟踪微分器的模糊控制器)、PID控制器、阈值开关、电机驱动器、轮毂电机和旋转编码器，所述TD-Fuzzy、PID控制器和阈值开关构成电动汽车驱动防滑的组合控制器；

电动汽车在驱动过程中,轮胎的滑转率与附着系数为一种非线性关系,当电动汽车的轮胎滑转率小于最佳滑转率(期望滑转率)时,轮胎与地面的附着系数是随着滑转率的增加而增加,此时滑转率处于稳定区；当电动汽车的轮胎滑转率大于最佳滑转率(期望滑转率)时,轮胎与地面的附着系数是随着滑转率的增加而下降的,此时滑转率处于非稳定区。驱动过程中滑转率的定义如下：

s=ωr-vωr---(1)]]>

其中，s表示车轮滑转率，ω表示车轮转速,ν表示车速,r表示车轮半径。

期望滑转率s₀经下面公式(2)转换,可计算得到电动汽车的期望车轮转速信号