[发明专利]用于电动汽车自动泊车的车速控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车自动泊车领域，特别是涉及用于电动汽车自动泊车的车速控制方法及系统。

背景技术

名字解释：

PID控制器：比例-积分-微分控制器，是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成；

ESC：Electronic Stability Control，车身电子稳定性控制系统。

自动泊车系统要求稳定的车辆纵向低速控制,以使车速一般稳定在0.5～1.0米/秒范围内。现有在纯电动汽车上的常见做法多为先测量车速，然后采用PID控制器调节电机扭矩。为处理车辆动态的非线性特性，有些设计采用增益调度PID控制器或模糊PID控制器。但是PID控制器的设计多依靠人工经验整定，费时费力，有时甚至导致系统在某些情形下出现震荡等不稳定现象，影响用户体验和安全性。PID控制器的主要缺点包括汽车启动慢，响应速度不高，控制器参数整定困难等，因而各种改进的PID控制器形式虽有助于改善控制系统的非线性，但是其设计整定方法更加复杂，往往需要更多的工程经验。因此，PID控制器的适用范围往往比较局限，在不同的工况下往往需要不同的控制器参数，否则系统的性能甚至稳定性都会受到影响。综合可知，目前通过PID控制器来实现自动泊车的方法，控制过程复杂，而且难以稳定地实现自动控制。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的另一目的是提供用于电动汽车自动泊车的车速控制系统，本发明的目的是提供用于电动汽车自动泊车的车速控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于电动汽车自动泊车的车速控制系统，包括车速传感器模块、超声波传感器、车辆定位模块、泊车控制器和车速控制器，所述车速传感器模块用于检测电动汽车的运动车速，所述超声波传感器用于采集电动汽车周围的障碍物信息，所述车辆定位模块用于采集获得电动汽车的当前位置信息，所述泊车控制器用于根据采集的障碍物信息、当前位置信息以及预设的泊车轨迹设定理想泊车车速，所述车速控制器用于根据运动车速和理想泊车车速调节电动汽车的电机扭矩。

进一步，所述根据采集的障碍物信息、当前位置信息以及预设的泊车轨迹设定理想泊车车速的过程，其具体为：

将当前位置信息与预设的泊车轨迹进行匹配，同时结合采集的障碍物信息判断电动汽车当前处于泊车过程状态、泊车完毕状态或泊车障碍状态，进而设定对应的理想泊车车速。

进一步，所述用于根据运动车速和理想泊车车速调节电动汽车的电机扭矩的过程，其具体为：

结合下式，根据运动车速和理想泊车车速计算获得该时刻电动汽车对应的电机扭矩后，相应调节输出的电机扭矩：

上式中，b表示电动汽车运动模型系数，T表示电机扭矩，F_R表示滚动阻力，F_L表示风阻，k表示车速控制器的增益，v_s表示理想泊车车速，依次表示采用状态观测器根据运动车速估算获得的重力分量的估计值和车速估计值。

进一步，和是采用状态观测器根据下式计算获得的：

上式中，a、b分别表示电动汽车运动模型系数且a、b为已知值，L₁、L₂为状态观测器的增益，v表示电动汽车的运动车速。

进一步，F_L是通过下式计算获得的：

F_L＝0.5ρAC_xv²；

F_R是通过下式计算获得的：

其中，F_Z表示汽车重力，ρ表示空气密度，A表示迎风面积，C_x表示空气阻力系数，v表示电动汽车的运动车速，f_R0表示滚动阻力0阶系数，f_R1表示滚动阻力1阶系数，f_R2表示滚动阻力4阶系数，ρ、A、C_x、f_R0、f_R1和f_R2均为已知参数。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

用于电动汽车自动泊车的车速控制方法，包括步骤：

S1、采用车速传感器模块检测电动汽车的运动车速、采用超声波传感器采集电动汽车周围的障碍物信息以及采用车辆定位模块采集获得电动汽车的当前位置信息；

S2、根据采集的障碍物信息、当前位置信息以及预设的泊车轨迹设定理想泊车车速；