專利名稱：一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法
技術領域：
本發(fā)明設計汽車制動技術領域，具體涉及一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法。
背景技術：
電子機械制動系統(tǒng)的制動力矩通過安裝在四個輪胎上的由電機驅動的制動機構產生，與傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)相比，可以簡化制動系統(tǒng)的結構、便于布置、裝配和維修。而由 于制動過程中車況的多變及輪胎的非線性控制，需要對電子機械制動系統(tǒng)的電機提供一種 響應速度快，超調量小，可以提高對各種路面的適應能力的控制算法。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其 響應速度快，超調量小，可以提高電子機械制動系統(tǒng)對各種路面的適應能力。本發(fā)明的工作原理如圖1，包括如下步驟A、數據采集控制器采集安裝在車輪上的輪速傳感器的脈沖信號，得到各車輪輪 速角速度信號；通過車輪輪速信號，計算車速V，根據公式S = 1-ωΓ/ν(ω代表輪速角速 度，V代表車速)，得到整車實際的滑移率S ；B、控制器根據實際滑移率S與最佳期望滑移率SO的誤差值E及誤差值E求微分 后得到誤差變化率EC，以誤差值E和誤差變化率EC作為模糊控制器的輸入量，通過模糊控 制查表法得到輸出量U，所述U為電子機械制動系統(tǒng)中力矩電機電流的變化量，當誤差E越 大時，輸出量U應盡可能快的減少誤差Ε，而當誤差E越小時，輸出量U的控制由EC主導，EC 越大，輸出U越小。這種模糊推理控制規(guī)則是根據本領域專家的手動控制規(guī)則制定的，制定 規(guī)則的原則是當誤差較大時，控制量應當盡可能快地減少誤差，當誤差較小時，除了消除 誤差外，還必須考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以避免不需要的超調和震蕩。C、控制器根據輸出量U來增加或減小電機的電流，從而增大或減小制動力矩。本發(fā)明的電子機械制動系統(tǒng)的工作原理如圖1。本發(fā)明所建立的模糊控制對輸入量E和EC和輸出變量的模糊化是這樣實現的通 過公式y(tǒng)= (n-m)*[X-(b-a)/2]/(b-a)，其中[a, b]為控制器輸入變量的實際范圍，[m, η] 為模糊子集論域，將實際輸入量E和EC轉化到模糊子集論域中的變量Yl和Υ2，再通過三角 形隸屬函數轉化成輸入變量E和EC的模糊值；模糊控制器的輸出量U的隸屬函數也采用三 角形隸屬函數。輸入和輸出的三角形隸屬函數的級數相同并且根據需要定義。通常定義為 5級。本發(fā)明對模糊控制推理過程輸出的模糊子集的反模糊化可通過重心法進 行精確化計算，得到模糊控制器的精確輸出量U，模糊控制器的反模糊化計算公式為
-其中是輸出量υ的隸屬函數值，Θ ^為對應的 )
模糊控制器的輸出量U的模糊子集論域值。也可通過其他方法反模糊化。所述電機可選用脈寬調控(PWM)電機。執(zhí)行調控的電機選用脈寬調控(PWM)電 機，本發(fā)明的模糊控制的輸出量U為百分比，輸出量作為脈寬調控電機的脈寬調控占空比 (PWM)。根據本發(fā)明提出的一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，關鍵在于該控制方法 采用模糊控制器，以車輪實際滑移率S與系統(tǒng)設定的最佳期望滑移率SO的誤差E，以及誤 差E的變化率EC作為模糊控制器的雙輸入，通過模糊控制查表法得到控制輸出，輸出量為 電機電流的變化量U。使用本發(fā)明，可以利用模糊控制系統(tǒng)不需要控制對象的精確數學模型，響應速度 快，超調量小的特性，改善電子機械制動系統(tǒng)的響應特性，提高對各種路面的適應能力。


圖1為本發(fā)明的電子機械制動系統(tǒng)的工作原理圖；圖2為本發(fā)明的模糊控制的控制模型；圖3為本發(fā)明的模糊控制輸入和輸出函數圖；圖4為本發(fā)明的模糊推理過程的手動控制規(guī)則。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例。電子機械式制動系統(tǒng)的主要控制目標是要在整個制動過程中讓實際滑移率S始 終跟蹤期望滑移率S0，以產生最大的路面附著系統(tǒng)，從而在各種不同路面情況下均能得到 較好的制動性能。本實施例的模糊控制的數學控制模型如圖2。本實施例以公式S = 1-ωι·/ν(ω代 表輪速角速度，V代表車速)通過除法器和加減器得到實際滑移率S，通過加減器與期望滑 移率SO相減得到誤差值E，E通過微分得到誤差變化率EC，E和EC作為模糊控制器的控制 表(2-D)的兩個輸入，通過查表得到輸出U，本例的輸出U為脈寬調控(PWM)電機的脈寬調 控占空比(PWM)。模糊控制器的工作原理如下1、選擇系統(tǒng)的輸入量、輸出量；2、將輸入變量的精確值變?yōu)槟：浚?、根據輸入變量(模糊量)及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計算模糊控制 量；4、由上述得到的模糊控制量計算精確的控制量。
模糊控制系統(tǒng)的輸入量為電子機械制動系統(tǒng)的實際滑移率S與期望滑移率SO的 誤差值E以及誤差值E的變化率EC ；輸出量U為實際電子機械制動系統(tǒng)中力矩電機電流的
變化量。 E、EC和輸出量U的隸屬度函數如圖3所示。通過公式y(tǒng) = (n-m) * [x_ (b_a)/2] / (b-a)，其中[a，b]為模糊控制器輸入變量的實際范圍，[m，n]為模糊子集論域，將實際輸入 量E和EC轉化到模糊子集論域中的變量Yl和Y2，再通過三角形隸屬函數轉化成輸入變量 E和EC的模糊值；模糊化過程的輸出量U的隸屬函數也采用三角形隸屬函數。這里三角形 隸屬函數的變量等級均為5級，并且輸入變量E、EC和輸出變量U的隸屬度函數是均勻分布 的。模糊控制器的模糊控制規(guī)則模糊推理形式為IF E = Ai and EC = Bi THEN U =Ci ；其中Ai為誤差模糊子集，Bi為誤差變化模糊子集，Ci為輸出量模糊子集，根據手動 控制策略，總結出25條模糊控制規(guī)則，如圖4所示。其中，手動控制策略的設計原則為當 誤差較大時，控制量應當盡可能快地減少誤差，當誤差較小時，除了消除誤差外，還必須考 慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以避免不需要的超調和震蕩。具體為當誤差E較大時，輸出量U應盡可 能快的減少誤差，而當誤差E較小時，輸出量U的控制由EC主導，EC越大，輸出量U越小。通過反模糊化將上述過程得到的輸出控制量U的模糊子集計算精確的控制量。反
模糊化公式為
是輸出隸屬函數值，θ )為
對應的控制輸出量U的模糊子集論域值。由上述過程求出控制表，置于模糊控制器中，對應不同的實際滑移率誤差及其誤 差變化率，通過查表即可得到模糊控制器的輸出量U，輸出量U為百分比形式，也就是電機 的控制量。本例中的輸出量為脈寬調控電機的脈寬調控占空比(PWM)，脈寬調控電機通過控 制電機輸入電流的大小來控制電機的輸出轉矩，再通過行星齒輪、皮帶輪、螺桿螺母，使螺 母產生壓緊力，最終得到制動力矩。
權利要求
一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其特征在于包括如下步驟A、數據采集控制器采集安裝在車輪上的輪速傳感器的脈沖信號，得到各車輪輪速角速度信號；通過車輪輪速信號，計算車速V，根據公式S＝1-ωr/V(ω代表輪速角速度，V代表車速)，得到整車實際的滑移率S；B、控制器根據實際滑移率S與目標滑移率S0的誤差值E及誤差值E求微分后得到誤差變化率EC，以誤差值E和誤差變化率EC作為模糊控制器的輸入量，通過模糊控制查表法得到輸出量U，所述U為電子機械制動系統(tǒng)中力矩電機電流的變化量，其控制原則如下當誤差E較大時，輸出量U應盡可能快的減少誤差E，而當誤差E較小時，輸出量U的控制由EC主導，EC越大，輸出量U越小。C、控制器根據輸出量U來增加或減小電機的電流，從而增大或減小制動力矩。
2.根據權利要求1所述的電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其特征在于所述模糊控 制器的模糊化通過公式y(tǒng) = (n-mXx-OD-^AVOD-a)，其中[a，b]為模糊控制器輸入變 量的實際范圍，[m，η]為模糊子集論域，將實際輸入量E和EC轉化到模糊子集論域中的變 量Yl和Y2，再通過三角形隸屬函數轉化成輸入變量E和EC的模糊值；模糊控制器的輸出 量U的隸屬函數也采用三角形隸屬函數。
3.根據權利要求1所述的電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其特征在于所述模糊控 制器的反模糊化計算公式為 其中 是輸出隸屬函數值，θ J為對應輸出量U的模糊子集論域值。
4.根據權利要求2所述的電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其特征在于所述三角隸 屬函數的變量等級均為5級。
5.根據權利要求1所述的電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，其特征在于所述電機為 脈寬調控電機。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種電子機械制動系統(tǒng)的電機控制方法，該控制方法采用模糊控制器，以車輪實際滑移率S與系統(tǒng)設定的最佳期望滑移率S0的誤差E，以及誤差E的變化率EC作為模糊控制器的雙輸入，通過模糊控制查表法得到電機電流的變化量U。本發(fā)明的電機控制方法的響應速度快，超調量小，可以提高電子機械制動系統(tǒng)對各種路面的適應能力。
文檔編號B60T8/174GK101867339SQ20101014834
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權日2010年4月9日
發(fā)明者杜金枝 申請人:奇瑞汽車股份有限公司