[发明专利]一种具有时滞补偿功能的车辆电子机械制动装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种具有时滞补偿功能的车辆电子机械制动装置及方法,系统包括盘式制动器、信息采集系统和时滞控制系统，盘式制动器由步进电动机、行星齿轮机构、圆柱凸轮机构、推进制动机构组成；信息采集系统由压杆位移传感器、制动踏板角度传感器组成；时滞控制系统由制动器等效模型、时滞补偿器、经典控制模块组成；动力经电机输出后依次通过行星齿轮机构和圆柱凸轮机构传导至推杆，推杆推动刹车片向前运动，实现制动；本发明提出了适用于该制动系统结构形式的时滞等效模型并设计了基于时滞补偿器的控制方法，本发明设计了一种快速准确响应的电子机械制动装置并设计了时滞补偿控制算法，降低了制动响应时间，确保控制精度,提高汽车的主动安全性。

技术领域

本发明涉及汽车安全控制领域,更具体地,涉及一种具有时滞补偿功能的车辆电子机械制动装置及控制方法。

背景技术

随着汽车行业的迅速发展，人们对汽车的安全性，尤其是制动性能要求也越来越高。因为传统液压式制动系统液压管路较多，系统响应迟缓，导致制动迟滞，容易酿成安全事故，同时复杂的管路导致汽车布置电控功能的难度增大。在智能车辆主动制动控制中，由于信号的采集与处理、控制算法的计算、作动器的执行都需要时间，由此导致控制系统普遍存在时滞现象。时滞的存在不仅影响转向制动稳定性，甚至导致制动系统失效，存在交通安全隐患。

目前，线控液压制动系统和线控电子机械制动装置具有较好的集成度，但是线控液压制动系统在布置上仍需要较多的液压管路，例如申请号为CN201780066907.X的专利中所公开的“车辆液压制动系统”,该制动系统虽然有部分电气元件，但主要的制动力仍由液压结构提供，其制动系统布置复杂，响应速度较慢，控制不精准，无法解决制动系统当中存在的时滞问题。例如申请号为CN201910331828.8的专利中所公开的“线控液压制动系统”，制动系统仍采用一定的液压结构，布置较为复杂，增加了整车重量，控制不精准，且同样没有考虑时滞对车辆制动稳定性的影响。

常用解决时滞的方法有提高传感器和执行机构等元件的响应速度，采用智能材料等方法；直接通过时滞微分方程设计控制律来减少时滞；运用时滞补偿技术，如预估补偿控制法和移相法等。由于直接积分法公式复杂，对计算要求较高，而高传感器和执行机构等元件的响应速度难以控制制造成本，并且直接积分法准确性较低。本发明采用一种新型电子机械制动装置及一种特殊的史密斯预估补偿控制法，可大大削弱制动系统中的时滞影响，该制动系统具有大扭矩、精准控制、延迟小等优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有时滞补偿功能、快速响应、制动力精准控制的车辆电子机械制动装置及方法，解决现有技术中存在的难以精准控制、制动力矩不足、响应滞后等问题。本发明提出了一种硬件结构与软件控制方法相结合的电子机械制动装置解决方案，设计了制动系统机械结构，削弱了智能汽车主动制动系统及控制方法中存在的时滞问题，大大提高了智能车辆行驶安全性。

本发明设计的整体技术系统包括盘式制动器、信息采集系统和时滞控制系统三个子系统。其中盘式制动器由步进电动机、行星齿轮机构、圆柱凸轮机构、推进制动机构组成；信息采集系统由压杆位移传感器、制动踏板角度传感器组成；时滞控制系统由制动器等效模型、时滞补偿计算器、经典控制模块组成。