一种驱动制动优化切换的电动汽车自适应巡航控制方法.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CN106882079A(43)申请公布日2017.06.23(21)申请号201611097513.4(22)申请日2016.12.02(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人郭烈乔彦夫林肖李君臣李琳辉岳明杨彪许林娜(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李洪福(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)B60W40/10(2012.01)B60W30/14(2006.01)权利要求书6页说明书8页附图1页(54)发明名称一种驱动制动优化切换的电动汽车自适应巡航控制方法(57)摘要本发明公开了一种驱动制动优化切换的电动汽车自适应巡航控制方法，包括如下步骤：上层控制器计算出理想的驱动及制动力矩以及驱动与制动的切换规则；下层控制器将理想的驱动/制动力矩分配到四个车轮。本发明的上层控制器根据当前道路环境以及行驶需求，将驱动制动优化切换的自适应巡航控制策略设计转化为一个实时的混合整数非线性规划命题，并通过基于改进遗传算法的双层嵌套求解算法对该命题进行求解，得到驱动与制动的切换规则以及对应的控制驱动/制动力矩。下层控制器根据上层控制器计算出的理想驱动/制动力矩按垂直载荷大小分配力矩至轮毂电机使得车轮协调运转。减少了驱动执行器与制动执行器的动作次数，并使车轮趋于最佳的工作状态。CN106882079ACN106882079A权利要求书1/6页1.一种驱动制动优化切换的电动汽车自适应巡航控制方法，其特征在于：包括如下步骤：A、上层控制器计算出理想的驱动及制动力矩以及驱动与制动的切换规则上层控制器根据本车及前车的状态计算出理想的驱动及制动力矩以及驱动与制动的切换规则，包括以下步骤：A1、基于逻辑变量的驱动制动动力学建模为更好的反映汽车的驱动及制动特性，提高上层控制器的设计精度，采取如下的驱动和制动动力学方程驱动方程：制动方程：其中m为汽车质量，表示汽车加速度，v为汽车车速，Rg为有效减速比，Te为轮毂电机驱动力矩，hr为有效转动半径，Kroll为转动阻力系数，g为重力加速度，Kair为空气阻力系数，Sfront为车辆前部分与空气接触有效面积，ρair为空气密度，θ为道路倾斜角，Tb为轮毂电机制动力矩；引入逻辑二进制变量将驱动及制动动力方程统一到一个方程，同时为了表述驱动动作和制动动作不能同时工作，加入关于逻辑变量的不等式约束：其中ξ1和ξ2为逻辑二进制变量，1代表工作状态，0代表空闲状态，ξ1+ξ2≤1不等式约束代表驱动动作或制动动作不能同时进行；A2、结合驱动制动优化切换的车间相互纵向运动学建模根据自适应巡航控制系统的本车及前车的相互纵向运动学特性，结合驱动制动切换的动力学模型，得到如下离散状态方程：2CN106882079A权利要求书2/6页其中：Δx(k)为第k时刻前车与本车的车间距，vrel(k)为第k时刻前车与本车的相对速度，ap(k)为第k时刻前车的加速度，a(k)为第k时刻本车的加速度，τ表征下层控制器的时间常数，Ts表征自适应巡航控制策略的采样时间，j(k)为第k时刻本车加速度的变化率；选取前车与本车的车间距、本车车速、前车与本车的相对速度、本车加速度及本车加速度变化率作为预测方程的状态变量，将前车加速度作为扰动量，经过推导得到驱动执行器和制动执行器特性和前车与本车间相互纵向运动学特性的非线性综合方程：x(k+1)＝f(x(k))+B1ξ1(k)u1(k)+B2ξ2(k)u2(k)+Gw(k)+Z(6)T其中x(k)＝[Δx(k),v(k),vrel(k),a(k),j(k)]，2考虑到综合方程表达式存在二次项x2(k)，呈现非线性，为提高方程预测控制的实时性，对(6)式进行线性化处理得到线性综合方程：x(k+1)＝A(x(k))x(k)+B1ξ1(k)u1(k)+B2ξ2(k)u2(k)+Gw(k)+Z1(7)其中矩阵A、Z1为：A3、建立状态空间方程选取前车与本车间距误差δ(k)、前车与本车的相对速度vrel(k)、本车加速度a(k)和本3CN106882079A权利要求书3/6页车加速度变化率j(k)作为优化性能指标，自适应巡航控制策略的输出方程如下：y(k)＝Cx(k)-Z2(8)T其中y(k)＝[δ(k)vrel(k)a(k)j(k)]th为车头时距值，d0为最小前车与本车间距；最终形成的离散状态方程如下：x(k+1)＝A(x(k))x(k)+B1ξ1(k)u1(k)+B2ξ2(k)u2(k)+Gw(k)+Z1(9)y(k)＝Cx(k)-Z2(10)A4、建立预测方程根据所建立的驱动制动优化切换的前车与本车间相互纵向运动学综合模型，对预测时域内的状态变量进行预