[发明专利]一种电动汽车速度跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车速度跟踪控制方法，能够提升控制精度和干扰抑制性能。该方法建立分层式控制器，用于将电动汽车的速度跟踪问题转化为由期望速度到期望加速度，再到期望油门踏板和制动踏板开合度的解算问题；所述分层式控制器包括上层控制器和下层控制器；所述上层控制器基于电动汽车的运动学模型构建，由期望速度和反馈速度预测期望加速度a_des；所述下层控制器基于电动汽车的逆纵向动力学模型构建，根据所述期望加速度a_des求解油门踏板和制动踏板的开合度控制量，实现对电动汽车的速度跟踪控制。

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车速度跟踪控制方法。

背景技术

随着世界石油资源短缺和环境污染日益严重，寻找新形式的能源代替石油为汽车提供动力已成为必然的趋势，而电动汽车则是新能源汽车中的主力军。在汽车研发设计过程中很重要的一项工作就是汽车整车试验。在转鼓试验台中对汽车的驾驶性能、动力性、操作性、耐久性、排放性能等多方面进行试验，这些试验往往都是高重复性且需要大量时间来完成。采用自动驾驶机器人来完成这些试验成为未来汽车试验的主流。自动驾驶机器人可以接收控制模块的指挥，作为执行机构向电动汽车施加控制量。

在电动汽车转鼓实验中如何精确控制速度是影响试验结果的重要因素，在车辆行驶过程中，电机或车辆传动系统参数的变化以及系统外界干扰的引入会直接影响电机的控制性能，进而影响车辆的行驶特性。传统的控制方法多采用经典控制算法，控制精度不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电动汽车速度跟踪控制方法，能够提升控制精度和干扰抑制性能。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种电动汽车速度跟踪控制方法，包括：

建立分层式控制器，用于将电动汽车的速度跟踪问题转化为由期望速度到期望加速度，再到期望油门踏板和制动踏板开合度的解算问题；

所述分层式控制器包括上层控制器和下层控制器；

所述上层控制器基于电动汽车的运动学模型构建，由期望速度和反馈速度预测期望加速度a_des；

所述下层控制器基于电动汽车的逆纵向动力学模型构建，根据所述期望加速度a_des求解油门踏板和制动踏板的开合度控制量，实现对电动汽车的速度跟踪控制。

优选地，上层控制器采用模型预测控制算法实现；下层控制器构建时，首先建立逆纵向动力学模型，从中提取出含有未知量的车辆传动参数，并将油门踏板和制动踏板的开合度控制量采用所述车辆传动参数表达；采用自适应辨识算法确定车辆传动参数，代入开合度控制量表达式，获得开合度控制量。

优选地，所述上层控制器采用模型预测控制算法实现，具体为：

根据电动汽车的运动学模型，将传动系统采用一阶惯性系统设计，构建出传动系统的离散状态空间方程：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu_a(k)

y(k)＝Cx(k),C＝[1 0]

x(k)＝[v a]，u_a(k)＝a_des

式中，x为状态向量，u_a为上层控制器的控制量输出，y(k)为输出方程，括号中的k表示当前采样时刻，k+1表示下一采样时刻，T为采样周期，a_des为期望加速度，a为实际加速度，K为系统增益，τ_d为时间常数，v为实际车速；

为避免过大的加速度和冲击度，惩罚函数定义为：