[发明专利]基于制动意图辨识的车用磁流变液制动系统的控制方法

权利要求书

1.一种基于制动意图辨识的车用磁流变液制动系统的控制方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：

(1)数据采集单元通过车速传感器采集车速，然后将车速值分别传送给制动意图识别单元和控制输出单元；数据采集单元通过光电编码器采集踏板位移和踏板速度，然后将踏板位移和踏板速度传送至制动意图识别单元；

(2)制动意图识别单元判断此时的车速是否处于慢速，若此时车速处于慢速状态，则制动意图识别单元辨识其制动意图为基本制动；

(3)若车速并非处于慢速状态，则将踏板位移、踏板速度的值作为输入量，通过制动意图辨识的模糊化处理和建立模糊规则辨识相应的制动意图；

(4)将车速与制动意图识别单元识别的制动意图共同输入控制输出单元中，控制输出单元根据目标制动力矩生成算法获得目标制动力矩；

(5)通过积分分离的PID控制，精确、稳定、快速地输出实际制动力矩；

所述步骤(3)中通过制动意图辨识的模糊化处理和建立模糊规则辨识相应的制动意图具体包括以下步骤：

(3.1)汽车车速用VC表示，取值范围为[0，120]，其单位是km/h，分为慢速、中速、高速三种状态，分别用S、M、B表示；踏板位移用L表示，取值范围为[0，80]，其单位是mm，分为很小、小、中、大、很大五种状态，分别用VS、S、M、B、VB表示；踏板速度用V表示，取值范围为[0，300]，其单位是mm/s，分为小、中、大三种状态，分别用S、M、B表示；制动意图用T表示，其取值范围取为[0，4]，分为基本制动、缓慢制动、中等制动、紧急制动四种状态，分别用E、S、M、B表示；

(3.2)确定输入输出变量，将踏板位移L及踏板速度V作为输入变量，制动意图T作为输出变量；

(3.3)进行模糊化处理：

L＝{VS，S，M，B，VB}；

V＝{S，M，B}；

T＝{E，S，M，B}；

(3.4)建立模糊控制规则：

if L＝VS and V＝S then T＝S

if L＝VS and V＝M then T＝S

if L＝VS and V＝B then T＝M

if L＝S and V＝S then T＝S

if L＝S and V＝M then T＝S

if L＝S and V＝B then T＝B

if L＝M and V＝S then T＝S

if L＝M and V＝M then T＝M

if L＝M and V＝B then T＝B

if L＝B and V＝S then T＝S

if L＝B and V＝M then T＝M

if L＝B and V＝B then T＝B

if L＝VB and V＝S then T＝S

if L＝VB and V＝M then T＝M

if L＝VB and V＝B then T＝B

(3.5)确定各变量的隶属度：踏板位移的隶属度范围为VS[0，30]，S[20，40]，M[30，50]，B[40，60]，VB[50，80]；踏板速度的隶属度范围为S[0，150]，M[70，220]，B[150，300]；制动意图的隶属度范围为E[0，0.5]，S[0，2]，M[1，3]，B[2，4]；

所述步骤(4)中的目标制动力矩生成算法包括：

(4.1)汽车制动踏板的踏板位移L与制动力矩M'的基本关系表达为：

M’＝F(L)

将该关系作为基本特征关系，其关系曲线为一条非线性曲线；

将汽车制动踏板的踏板位移L与制动力矩F(L)拟合成由两条不同斜率的线段组成的函数曲线；

将汽车制动踏板的踏板位移L与磁流变制动系统中的制动力矩M设计为如下关系：

M＝F(L)+α·(β·G(L)-γ(u-1)·Q(L))

其中：M表示目标制动力矩；

L表示踏板位移值；

F(L)表示踏板位移与制动力矩基本特征关系；

G(L)表示踏板位移与制动力矩第一附加关系；

Q(L)表示踏板位移与制动力矩第二附加关系；

α表示车速强度系数；

u表示附加系数；

β表示制动意图强度第一系数；

γ表示制动意图强度第二系数；

(4.2)将车速与制动意图共同输入控制输出单元中，控制输出单元判断车速处于慢速、中速和高速何种状态，并输出相应的α值；控制输出单元判断制动意图处于基本制动、缓慢制动、中等制动和紧急制动中何种状态，并输出相应的β和γ值；

α值的取值条件：

其中，当VC＝S时，汽车为慢速行驶，使α＝0，则M＝F(L)，汽车实现基本制动，磁流变制动系统的制动力矩只与踏板位移大小有关；

其中，当VC＝M时，汽车为中速行驶，使α＝α₁；当VC＝B时，汽车为高速行驶，使α＝α₂；此时启动制动力矩附加值，由表达式可知，磁流变制动系统的制动力矩M不但与踏板位移L、车速VC有关，还取决于制动意图T；

其中，车速取值范围S[0，25]，M[25，55]，B[55，120]；

β值的取值条件：

其中，β值对应不同制动意图下的制动意图强度第一系数，存在β₃＞β₂＞β₁＞1；

γ值的取值条件：

其中，γ值对应不同制动意图下的制动意图强度第二系数，存在γ₃＞γ₂＞γ₁＞1；

(4.3)u值的取值条件：

其中l₀为踏板位移阈值；

G(L)负责调节l₀前的踏板位移L与制动力矩M的关系，Q(L)负责调节l₀后的踏板位移L与制动力矩M的关系；

所述步骤(5)中积分分离PID控制具体是指：

(5.1)经过制动意图辨识，获得了所需的目标制动力矩，最后采用积分分离的PID控制算法实现制动力矩的输出，其控制算法为：

其中：I(t)表示励磁电流值；

K_p表示比例调节系数；

K_i表示积分时间常数；

K_d表示微分时间常数；

e(t)表示目标制动力矩与实际制动力矩偏差值；

λ表示积分调整系数；

(5.2)λ值的取值条件：

其中，e₀为目标制动力矩与实际制动力矩偏差值的阈值；

(5.3)当|e(t)|≥e₀时，即偏差值较大时，采用PD调节，避免过大的超调，同时保持系统具有较快的响应；当|e(t)|＜e₀时，即偏差值较小时，采用PID调节,保证系统的控制精度。