一种轮毂液压马达辅助驱动系统的模型预测控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110077419A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910356646.6(22)申请日2019.04.29(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人曾小华李量宇李立鑫宋大凤张轩铭李广含姜效望陈虹旭杨丽丽梁伟智(74)专利代理机构长春市恒誉专利代理事务所(普通合伙)22212代理人李荣武(51)Int.Cl.B60W50/00(2006.01)权利要求书7页说明书18页附图2页(54)发明名称一种轮毂液压马达辅助驱动系统的模型预测控制方法(57)摘要本发明旨在解决现有轮毂液驱系统控制方法忽略系统效率的时变特性、控制参数标定繁琐、控制精度差以及无法保证系统实现自适应控制等问题，提出了一种轮毂液压马达辅助驱动系统的模型预测控制方法，属于汽车控制系统。该控制方法根据轮毂液驱车辆传动系统动力学方程和实际控制需求，同时考虑液压系统效率随温度、压力、转速等参量时变的特性，建立整车传动系统动力学模型，通过推导反馈控制律，求解作用于系统模型预测控制的控制增量，完成基于时变效率的模型预测控制器设计。本发明的优点是通过考虑系统的效率时变问题优化控制参量，同时发掘反馈控制律提高控制算法的准确性和系统控制的自适应能力，实现系统快速自我调节，保证整车牵引性能最佳。CN110077419ACN110077419A权利要求书1/7页1.一种轮毂液压马达辅助驱动系统的模型预测控制方法，其特征在于，包括下列步骤：第一步，计算变量泵和液压马达效率液压泵组件包含主泵和补油泵，主泵采用斜盘式变量柱塞泵；变量泵效率受油液粘度、工作压力、斜盘开度及变量泵转速的影响，液压马达效率受油液粘度、工作压力及马达转速的影响，二者均为时变参量；假设液压油为牛顿流体，油液流动均为层流状态，忽略工作时部件间隙的变化和液体压缩性的影响，变量泵的容积效率和机械效率由下式(1)、(2)计算式中：ηpv——变量泵容积效率ηpm——变量泵机械效率Cps——变量泵层流泄露系数Cpv——变量泵层流阻力系数Cpf——变量泵机械阻力系数Tc——扭矩损失μ——油液动力粘度Dp——变量泵斜盘开度Δp——变量泵进出口压差np——变量泵转速Vpmax——变量泵最大排量液压马达容积效率和机械效率由下式(3)、(4)计算式中：ηmv——液压马达容积效率ηmm——液压马达机械效率Cms——液压马达层流泄露系数Cmf——液压马达机械阻力系数Cmv——液压马达层流阻力系数nm——马达转速公式(1)、(2)、(3)、(4)中的油液动力粘度μ由下式(5)计算-λ(t-t0)μt＝μt0e··························(5)式中：μt——液压油t温度下的动力粘度μt0——油液在t＝t0时的动力粘度2CN110077419A权利要求书2/7页λ——液压油粘温系数第二步，计算液压路径输入输出转矩根据公式(6)计算得变量泵的理论输入转矩式中：Tp_th——变量泵理论转矩根据公式(7)计算得补油泵的理论输入转矩式中：Tpc_th——补油泵理论转矩Vpc——补油泵定排量Δppc——补油泵进出口压差利用公式(6)、(7)，得到发动机传递至液压路径的扭矩式中：TeH——发动机传递至液压路径的扭矩ip——取力器速比考虑液压系统容积效率的流量连续性原理，可得DpnpVpmaxηpvηmv＝2nmVm···················(9)式中：Vm——马达排量发动机转速ne和泵转速np的关系np＝ne/ip········(10)忽略管道内的流量损失，利用公式(9)、(10)可得前轮转速与液压马达转速式中：nf——前轮转速系统中两个液压马达的总输出转矩为利用公式(11)、(12),可得两个马达的总转矩为根据现有公开技术中的前后轮速跟随思想，即保证搭载轮毂液压马达辅助驱动系统的车辆的前轮轮速与后轮轮速相等的控制思想，可得nf＝nr···············(14)式中：nr——后轮转速后轮轮速与发动机转速关系3CN110077419A权利要求书3/7页nr＝ne/igi0··························(15)式中：ig——变速箱速比i0——主减速器速比利用式(13)、(14)、(15)，液压马达总转矩可推导为第三步，搭建整车传动系统动力学模型发动机输出扭矩Te分别传递给前轴液压路径TeH和后轴机械路径TeM，即Te＝TeH+TeM······················(17)利用式(8)可得发动机传递至机械路径的扭矩后轮机械路径动力学方程为前轮液压路径动力学方程为式中：Tvr——后轮阻力矩Jωr——后轮转动惯量Cvr——后轮阻尼ωr——后轮转速Tv