[发明专利]一种电动汽车驱动防滑控制方法

摘要

本发明公开了一种电动汽车驱动防滑控制方法，由具有自适应能力的改进型自抗扰控制器构成，包括最速跟踪微分器，扩张状态观测器，非线性反馈控制律和能够实时更新非线性反馈控制律参数的自适应模块。基于这种控制算法的车载电子控制单元(ECU)接受来自各种车载传感器的信息，根据滑转率定义式由期望滑转率计算出此时的期望车轮转速与实际车轮转速进行比较，经由具有自适应能力的改进型自抗扰控制器输出信号经过轮毂电机驱动器，输入给电机，实现对电机输出转矩和转速的调整，从而降低在电动汽车驱动过程中的滑转率，实现驱动防滑，提高电动汽车行驶稳定性。本发明致力于由智能控制器根据控制算法调整电机的输出转矩是实现电动汽车驱动防滑。

主权项

一种电动汽车驱动防滑控制方法，其特征在于：包括自抗扰控制器(1)、参数自适应模块(2)、轮毂电机驱动器(3)、轮毂电机(4)和旋转编码器(5)，所述自抗扰控制器(1)中包括最速跟踪微分器(6)、扩张状态观测器(8)和非线性反馈控制律(7)；先将期望滑转率s0经下面的公式(2)转换,计算得到电动汽车的期望车轮转速ω₀信号并输入到最速跟踪微分器模块(6)的输入端；${\mathrm{\ω}}_0=\frac{v}{(1-s_0)r}---\left(2\right)$其中，s₀表示期望车轮滑转率，ω₀表示期望车轮转速,ν表示车速,r表示车轮半径；所述最速跟踪微分器(6)经过下面公式(3)输出两个信号，分别为期望车轮转速的跟踪值ω₀^*和期望车轮转速跟踪值的变化率Δω₀^*；$\left\{\begin{array}{c}e={\mathrm{\ω}}_0^{*}-{\mathrm{\ω}}_0\\ \mathrm{fh}=\mathrm{fhan}(e,\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_0^{*},r_0,h)\\ {\mathrm{\ω}}_0^{*}={\mathrm{\ω}}_0^{*}+\mathrm{h\Δ}{\mathrm{\ω}}_0^{*}\\ \mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_0^{*}=\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_0^{*}+\mathrm{hfh}\end{array}\right.---\left(3\right)$其中，ω₀^*表示期望车轮转速的跟踪值，ω₀表示期望车轮转速，Δω₀^*表示期望车轮转速跟踪值的变化率，r₀,h是两个可调参数；所述扩张状态观测器(8)经过下面公式(4)输出实际车轮转速的跟踪值ω_a^*，实际车轮转速跟踪值的变化率Δω_a^*信号及扩张状态信号z₃；$\left\{\begin{array}{c}e={\mathrm{\ω}}_a^{*}-\mathrm{\ω},\mathrm{fe}=\mathrm{fal}(e,0.5,\mathrm{\δ}),{\mathrm{fe}}_1=\mathrm{fal}(e,0.25,\mathrm{\δ})\\ {\mathrm{\ω}}_a^{*}={\mathrm{\ω}}_a^{*}+h(\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_a^{*}-{\mathrm{\β}}_{01}e)\\ \mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_a^{*}=\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_a^{*}+h(z_3-{\mathrm{\β}}_{02}\mathrm{fe}+b_{0}u)\\ z_3=z_3+h(-{\mathrm{\β}}_{03}{\mathrm{fe}}_1)\end{array}\right.---\left(4\right)$其中，ω_a^*表示实际车轮转速的跟踪值，ω表示由旋转编码器测得的实际车轮转速，Δω_a^*表示实际车轮转速跟踪值的变化率，z₃表示扩张状态量，δ，h，β₀₁，β₀₂，β₀₃为可调参数,u表示实际误差反馈控制量；所述最速跟踪微分器(6)输出信号和扩张状态观测器(8)输出信号分别作比较后得出变量e₁和e₂，作为非线性反馈控制律(7)和参数自适应模块(2)的输入信号，参数自适应模块(2)在线调整非线性反馈控制律(7)中的两个参数β₁₁、β₁₂；非线性状态反馈控制律其完整的算法如下面公式(5)：$\left\{\begin{array}{c}{e}_1={\mathrm{\ω}}_0^{*}-{\mathrm{\ω}}_a^{*},e_2=\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_0^{*}-\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_a^{*}\\ u_0={\mathrm{\β}}_{11}\mathrm{fal}(e_1,{\mathrm{\α}}_1,\mathrm{\δ})+{\mathrm{\β}}_{12}\mathrm{fal}(e_2,{\mathrm{\α}}_2,\mathrm{\δ})\end{array}\right.---\left(5\right)$其中，β₁₁，β₁₂是可调参数，参数α₁，α₂通常取值分别为0.5和0.25，u₀表示误差反馈控制量，其余参数与前述公式中的参数意义相同；所述非线性反馈控制律(7)的输出信号经扩张状态观测器(8)扰动补偿，扰动补偿过程完整算法如下面公式(6)：$u=u_0-\frac{z_3\left(t\right)}{b_0}---\left(6\right)$其中，z₃(t)表示扩张状态量，可调参数b₀是决定补偿强弱的“补偿因子”，u₀表示误差反馈控制量，u表示实际的误差反馈控制量；所述非线性反馈控制律(7)的输出信号经扩张状态观测器(8)扰动补偿后，输入到轮毂电机驱动器(3)，轮毂电机驱动器(3)与轮毂电机(4)连接，控制轮毂电机(4)的转矩和转速，轮毂电机(4)的转速通过旋转编码器(5)检测后送入扩张状态观测器(8)，扩张状态观测器(8)根据输入的转速，观测得到轮毂电机转速及其变化率。