[发明专利]一种基于数字孪生的线控制动系统及其动态优化控制方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的线控制动系统及其动态优化控制方法，包括：物理线控制动系统、整车控制系统和数字孪生制动系统；物理线控制动系统和整车控制系统通过车载CAN总线连接，整车控制系统与数字孪生制动系统通过高速通讯链路连接；本发明利用数字孪生制动系统实现制动特征参数的动态优化控制以及系统容错控制，提升车辆制动的可靠性。

技术领域

本发明属于汽车线控制动领域，具体涉及一种基于数字孪生的线控制动系统及其动态优化控制方法。

背景技术

汽车线控制动系统主要由整车控制器、制动主缸、制动轮缸、液压油路、制动器等结构组成。为了实现制动，往往需要整车控制器实时监控车辆的各项环境参数和工况参数，分析并计算给定电机制动信号，控制制动主缸建压。系统实时性和容错要求较高，一方面，其会带来更高的单车成本。另一方面，实际道路路况复杂，一旦误识别或管控不及时，容易引发事故，甚至威胁到驾乘者的人身安全。

数字孪生技术通过建立物理系统的虚拟时空系统模型，在虚拟空间中完成物理实体的映射，进一步对所获取的多物理量信息进行融合、分析、仿真和挖掘，从而达到系统监测、容错控制等目的。目前数字孪生技术主要集中于智能制造领域，尚无汽车智能线控系统领域应用数字孪生技术进行动态优化的相关公开技术资料。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的线控制动系统及其动态优化控制方法，以解决现有技术中传统汽车线控制动系统容错程度低、难以实现动态优化控制的问题。本发明的方法基于真实的物理制动系统结构参数在云端中搭建出其虚拟映射模型，实现制动力的最优分配和系统容错控制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于数字孪生的线控制动系统，包括：物理线控制动系统、整车控制系统和数字孪生制动系统；物理线控制动系统和整车控制系统通过车载CAN总线连接，整车控制系统与数字孪生制动系统通过高速通讯链路连接；

所述物理线控制动系统包括：物理制动控制单元、物理制动状态检测单元、物理制动执行单元，物理制动控制单元和物理制动状态检测单元通过数据总线连接，物理制动控制单元与物理制动执行单元通过控制总线连接；

所述物理制动控制单元包括：物理制动控制模块、决策控制模块、数据交互接口模块；所述物理制动控制模块根据真实车辆的传感器信号，结合制动控制律模型，分析并计算真实车辆制动控制信号大小；所述决策控制模块根据系统制动工况选择物理制动控制信号与数字孪生优化制动控制信号中的一个作为物理线控制动系统的最终控制信号输入；所述数据交互接口模块用于制动数据的缓冲和收发，其通过车载CAN总线与物理制动控制模块、决策控制模块传输物理制动数据，及通过车载CAN总线与整车控制系统连接，实现与数字孪生系统的通信并获取数字孪生系统的优化数字孪生制动控制指令；

所述物理制动状态检测单元用于获取真实制动特征参数RBCP^*，其通过数据总线向物理制动控制模块发送车辆实时的制动状态数据；

所述物理制动执行单元用于实现真实车辆的制动，其通过控制总线获得物理制动控制单元的控制信号；

所述整车控制系统与数字孪生制动系统采用数据/通讯连接，整车控制系统向数字孪生制动系统发送真实制动特征参数RBCP^*，并从数字孪生制动系统获取优化的制动控制指令

所述数字孪生制动系统用于虚拟制动特征参数及交通环境参数的采集、真实及虚拟制动特征参数的融合优化及容错控制、数字孪生优化制动控制信号的计算、制动控制律模型的校正，其通过高速通讯链路与整车控制系统相连，实现与物理线控制动系统的间接通讯与数据交互。