[发明专利]一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法

权利要求书

1.一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对电磁与摩擦集成制动系统制动模式切换控制规则的确定，通过对车速的判断，将汽车的制动情况分为低速制动和高速制动；步骤2：电磁与摩擦集成制动系统推广自动机模型的建立；步骤3：采用分段梯度下降法对电磁与摩擦集成制动系统制动模式切换系统进行优化控制；

所述步骤2的具体过程为，采用一个5元组来表示推广自动机模型，可表示为：

H＝(V,Q,Init,E,Q_f)

其中：V是变量的有限合集；Q是连续状态空间的有限集；Init是初始变量值和初始状态空间；是离散事件变迁的有限集；Q_f是最终状态空间的集合；

当汽车开始制动时，将车辆制动初始状态和驾驶员的制动意图作为初始变量值和初始状态空间，并对车辆制动开始阶段的各个状态进行分析判断，由推广自动机的定义可知，从某一时间点开始，系统执行切换操作，将驾驶员制动意图以及车辆行驶状态作为初始数据输入到系统，通过步骤1中电磁与摩擦集成制动系统制动模式切换控制规则，进行制动模式的选择与切换，通过制动模式切换来确定连续状态的改变。

2.根据权利要求1所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:所述步骤1电磁与摩擦集成制动系统制动模式切换控制规则的确定，考虑驾驶员制动需求以及制动时的车辆状态，将汽车的制动工况分为普通制动和紧急制动。

3.根据权利要求2所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:还包括根据车轮转速与制动强度大小，确定电磁与摩擦集成系统的制动模式，制动模式分为摩擦制动、电磁制动以及电磁与摩擦集成制动3种，在低速普通制动情况时，使用摩擦制动；在高速普通制动时，使用电磁制动；在低速紧急制动以及高速紧急制动情况下，使用电磁与摩擦集成制动。

4.根据权利要求3所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:所述制动模式的具体过程为：将车辆制动初始运动状态参数输入系统进行判断，若车轮角速度ω＞ω_max，最大车轮转速为ω_max，且制动强度z＞z_max，最大制动强度为z_max，则使用电磁与摩擦集成制动；若制动强度z≤z_max，则使用电磁制动；若车轮角速度ω≤ω_max且ω＞ω_min，最小车轮转速为ω_min，同时制动强度z＞z_min，最小制动强度为z_min，则使用电磁与摩擦集成制动；若制动强度z≤z_min或ω≤ω_min，则使用摩擦制动，制动过程中，对车辆运动状态进行实时监测，并将运动状态参数周期性输入系统，判断系统对模式的使用。

5.根据权利要求4所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:最大车轮转速ω_max为320r/min,最大制动强度z_max为0.8。

6.根据权利要求4所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:最小车轮转速ω_min为150r/min，最小制动强度z_min为0.1。

7.根据权利要求1所述的一种基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法，其特征在于:所述步骤3中所述分段梯度下降法的具体过程如下：

Pro1:混杂系统演化规律为：

x(t)＝f_q(x(t),u(t),t)

其中，f_q为Rⁿ×Rⁿ→Rⁿ，Rⁿ每个连续状态所对应的连续状态空间，u(t)∈Rⁿ为连续控制变量；

制动系统由初始制动状态(q₀,x₀)，q₀,x₀分别代表车辆制动模式切换时的离散状态库和连续状态库，切换到末态总代价最小，即：

式中，L(x(t),u(t),t)为系统演化中状态与控制变量的代价函数，M(x_i,x_j)为模态切换代价函数；

Pro2：提出切换系统的分段梯度下降法进行优化，有效给出局部最优解，将(1)式改写为：

Φ(x_i)＝M(x_i,g(x_i))＝M(x_i,x_j)，且Φ(x_i)是关于x_i连续可微的；

Pro3：确定连续状态演化规律，表示为：

x(t)＝A_qx(t)+B_qu(t) (3)

其中，A_q，B_q可控，A_q维数为n*n的矩阵，B_q维数为n*m的矩阵(m≤n)；

Pro4：对于某段连续部分的最优化可表示为：

x_qe,x_qf为系统状态曲线x(t)进入模态q(q∈{1，2，....})和离开模态q对应的点，Q,R分别为对称正定阵。