[发明专利]一种基于模型预测的电动汽车防抱死控制方法

说明书

一种基于模型预测的电动汽车防抱死控制方法，其特征在于，该方法包括期望滑移率模块、轮胎数据处理器、MPC控制器、Carsim汽车模型、滑移率计算模块、制动力矩分配模块。期望滑移率模块用于确定期望的滑移率，轮胎数据处理器用于确定轮胎纵向力与轮胎纵向刚度；MPC控制器根据当前汽车纵向速度、滑移率，优化求解出四个车轮的制动力矩，前轮制动力矩直接输入给CarSim汽车模型，后轮制动力矩输入给制动力矩分配模块；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际运动状态信息，包括汽车纵向速度、车轮转速；滑移率计算模块根据输出的汽车纵向速度、车轮转速计算滑移率；制动力矩分配模块对后轮制动力矩进行分配，确定出液压制动力矩和电机再生制动力矩，输入给CarSim汽车模型。

技术领域

本发明涉及一种紧急制动工况下后驱电动汽车机电复合制动防抱死控制方法，特别是一种基于模型预测的电动汽车防抱死控制方法。

背景技术

电动汽车机电复合制动系统包括电机再生制动系统和液压制动系统，其中，电机再生制动系统又称制动能量回收系统，它利用电机的回馈特性将汽车的动能或势能转化为电能储存到电池等储能装置中，用于下一次汽车驱动加速，并通过传动系统向汽车提供制动力矩。针对紧急制动工况下电动汽车的车轮防抱死控制，一些研究学者出于稳定性考虑，只通过传统液压制动系统实现车轮防抱死控制，忽略了电机再生制动力矩可精确测量且响应迅速的特点。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)能较好地处理多目标任务以及系统约束，在车轮防抱死控制领域得到了广泛的应用，根据采用的预测模型以及优化方法的不同，MPC可分为线性MPC和非线性MPC。线性MPC凭借其计算负担少，计算速度快而得到广泛使用，然而线性MPC却不能表征非线性区域的轮胎纵向滑移特性，能表征紧急工况下轮胎纵向力与滑移率非线性变化特性的非线性MPC计算负担太重，实时性差，很难应用于实际。

发明内容

为了解决现有的线性MPC方法不能全面表征轮胎的非线性纵向滑移特性而导致的滑移率跟踪控制精度低以及控制器稳定域窄的问题。本发明提供一种基于模型预测的滑移率跟踪控制方法，能够在紧急制动工况下使滑移率保持在最佳值，并采用线性时变的方法将非线性预测控制问题转换成线性预测控制问题，在表征轮胎非线性纵向滑移特性的同时减小系统的计算负担，降低汽车汽车在紧急制动工况下的制动距离。本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种基于模型预测的电动汽车防抱死控制方法，其特征在于，该方法包括期望滑移率模块、轮胎数据处理器、MPC控制器、Carsim汽车模型、滑移率计算模块、制动力矩分配模块。期望滑移率模块用于确定期望的滑移率，轮胎数据处理器用于确定轮胎纵向力与轮胎纵向刚度；MPC控制器根据当前时刻汽车纵向速度、滑移率，并结合期望的滑移率，优化求解出四个车轮的制动力矩，前轮制动力矩直接输入给CarSim汽车模型，后轮制动力矩输入给制动力分配模块；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际运动状态信息，包括汽车纵向速度、车轮转速；滑移率计算模块根据CarSim汽车模型输出的汽车纵向速度、车轮转速计算得到滑移率；制动力矩分配模块对后轮制动力矩进行再分配，分别确定出液压制动力矩和电机再生制动力矩，输入给CarSim汽车模型，实现紧急工况下的滑移率跟踪控制；

该方法包括以下步骤：

步骤1、根据轮胎纵向力与滑移率的关系曲线，确定期望的滑移率：

λ_ref＝λ_p (1)

其中：λ_p为轮胎纵向力最大值所对应的滑移率；