[发明专利]一种抗扰动的车辆主动制动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种抗扰动的车辆主动制动控制系统及方法，属于车辆制动控制领域。该控制方法将目标制动压力及输出推杆位移作为输入，建立制动系统数学模型，利用扩张状态观测器估算系统扰动及未知状态变量，通过反步法获得伺服电机的参考电压；该电压经PWM调制后驱动伺服电机及传动机构在制动主缸建立压力，实现对目标制动压力的准确跟踪；通过稳定性分析确定扩张状态观测器带宽的取值范围，保证制动压力跟踪误差收敛的快速性。本发明提出的抗扰动主动制动控制方法，抗扰动能力强，跟踪精度高、速度快，可有效增加制动系统的可靠性，提升驾乘体验。

技术领域

本发明属于车辆制动控制领域，具体涉及一种抗扰动的车辆主动制动控制系统及方法

背景技术

主动制动是指车辆无需驾驶员操作，通过分析外部信息，控制制动装置对部分或全部车轮实现制动，广泛应用于自适应巡航控制(ACC，Adaptive Cruise Control)、自动紧急制动(AEB，Autonomous Emergency Braking)、先进驾驶员辅助系统(ADAS，AdvancedDriver-assistance Systems)和自动驾驶中。主动制动可凭借电控制动系统实现：传动机构将伺服电机的电磁转矩转化为制动主缸的压力。现应用于主动制动系统的控制方法如滑模控制、定量反馈控制、几何控制等虽然可以解决内在的系统非线性，但未能很好地处理负载波动以及参数变化等未知扰动。这些系统中实际存在的扰动会导致系统动态响应迟滞、制动压力跟踪误差增大甚至发散，严重影响制动可靠性以及驾乘体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抗扰动的车辆主动制动控制系统及方法，可以保证制动系统在有未知扰动的情况下仍然能达到预定的制动力动态跟踪性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的其中一个目的在于提供一种抗扰动的车辆主动制动控制系统，包括：

伺服电机及传动机构，用于执行控制器指令，输出位移量x_ser，推动制动主缸活塞在制动主缸内建立压力；

制动主缸P-V特性转换模块，用于将伺服电机及传动机构的输出位移量x_ser转换为输出压力F_p，并反馈至压力控制单元；

压力控制单元，用于根据目标制动压力F_{p_ref}与制动主缸输出压力F_p，得到传动机构的目标位移量x_{ser_d}，所述的目标位移量由前馈项分量和PI控制器输出的反馈项分量叠加得到；所述的前馈项分量根据目标制动压力F_{p_ref}及制动主缸P-V特性得到；所述的PI控制器用于消除目标制动压力F_{p_ref}与制动主缸输出压力F_p的静态误差，得到反馈项分量；

非线性控制单元，包括扩张状态观测器和反步控制模块两部分；所述的扩张状态观测器用于估计系统扰动以及未知的状态变量，得到状态估计量反步控制模块用于根据扩张状态观测器的状态估计量以及传动机构的目标位移x_{ser_d}，获取伺服电机电压给定值u_ref；

限幅器，用于根据实际工况对非线性控制单元的输出电压进行限幅；

带宽计算单元，用于计算非线性控制单元中的扩张状态观测器的带宽值ω₀的取值范围；

PWM换流器，用于调制参考电压输入，触发换流器开关管动作，驱动伺服电机及传动机构；