[发明专利]一种轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器设计方法

说明书

本发明公开了一种轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器设计方法，属于混合动力车辆控制领域，从确定泵排量控制目标出发，用最小二乘辨识方法获得泵排量执行机构的状态空间方程，进而分别计算满足泵排量控制目标的稳态控制需求和参考期望动态补偿，然后结合Lyapunov稳定性原理对所构造的非线性动态反馈控制器进行设计，最后得到轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器的最终表达形式。本方法所描述的泵排量非线性控制器考虑了变量泵排量调节机构响应滞后、参数时变所产生的影响，具有较好的鲁棒性和抗外部干扰能力，对提升泵轮毂液压混合动力系统排量跟踪控制品质十分必要。

技术领域

本发明属于混合动力车辆控制领域领域，特别涉及一种轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器设计方法。

背景技术

随着我国工业化的发展，重型商用车在我国的商用车领域一直拥有着举足轻重的地位，但是其不确定的工作环境，对其车辆本身的动力性和需求较高。传统全轮驱动的解决方案虽然可以有效的利用自身的附着重力获得更大的驱动力,然而却影响了车辆行驶在良好硬路面时的车辆经济性。轮毂液压混合动力技术凭借其功率密度大，充放能速度快以及能量回收效率高等优点，在重型车辆上表现出较强的竞争力与较好的应用前景，可视为综合解决重型商用车上述矛盾问题的可行方案。该系统是一种强非线性、参数时变以及受外界干扰严重的复杂机电液耦合控制系统，其动态控制品质受到系统本质非线性控制特征的影响。其中，液压变量泵排量执行机构存在的参数时变与大滞后非线性响应特征，将对泵排量的动态跟踪品质产生较大影响，进而使系统的协调控制问题变得复杂，仅采用常规PID控制，或基于工程中常用的“前馈+反馈”的控制结构，往往采用线性反馈而忽略了系统的非线性项，对于具备强非线性特征的液压系统难以直接应用很难解决液压系统这种本质非线性问题。

在专利《一种轮毂马达液压驱动系统变量泵排量控制方法》(授权公告号为CN103660915B)中，公布了一种基于PI调节和静态调节相结合的控制方法，其中静态调节是根据目标档位查表获得静态排量，然后用目标轮速和实际轮速的差值进行了PI调节，方法简单实用，但是未考虑液压系统本质非线性对控制品质的影响。

在专利《一种基于Lyapunov的三电平三相四线制SAPF非线性控制方法》(公开号为CN108183483A)中，公布了一种基于控制对象的数学模型，通过构建开关函数和能拉那个函数获取最优控制增益，结合利用Lyapunov理论构建非线性控制器改善系统的动静态特性，方法理论性强，鲁棒性好，但系统对象为电系统，而针对液压系统鲜有此类控制方法的应用。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器设计方法，针对液压变量泵泵排量控制目标，基于Lyapunov稳定性原理设计了带有非线性反馈的泵排量跟踪控制器，该控制器可以实现泵排量控制目标的良好跟随，并具有较好的工况适应性与鲁棒性，为该液压系统的实际控制提供理论参考。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一种轮毂液压混合动力系统泵排量非线性控制器设计方法，包括以下步骤：

步骤一、确定泵排量控制目标：根据变量泵排量稳态控制需求，以及驱动力协调控制需求,可以确定当前工作状态下的泵排量控制目标，如式(1)所示：

β_cmd＝β_st+β_mpc···························(1)

式中，β_cmd表示泵排量控制目标；β_st表示稳态控制需求；β_mpc表示驱动力协调控制需求；其中，当系统不在闭式回路泵助力模式工作时，β_mpc＝0；