一种基于内模控制的定速巡航车速控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于内模控制的定速巡航控制方法和系统，设定目标车速后，内模控制器模块计算得到控制车速，以控制车速为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速；同时，以控制车速为输入经车速控制估算模块，计算得到车速执行后的预估车速；以预估车速和实际车速的差值与目标车速求和，作为内模控制器的输入重新计算控制车速，循环上述过程实现实际车速对目标车速的低迟滞性跟随。本发明专利技术通过内模控制器模块，将预估车速和实际车速的差值与目标车速的求和，计算得到考虑了车速执行过程响应迟滞性的控制车速；预估车速为通过车速控制估算模块以控制车速为输入计算得到；最后，以控制车速作为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速，实现对目标车速的低迟滞性跟随控制。实现对目标车速的低迟滞性跟随控制。实现对目标车速的低迟滞性跟随控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于内模控制的定速巡航车速控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及汽车的巡航控制领域，特别涉及一种定速巡航的车速稳定控制，可广泛的应用于载货车、牵引车、危化品车等商用车车型中。

技术介绍

[0002]现有定速巡航控制方案通常利用实际车速和目标车速的差值，采用经典PID算法计算得到车速调节量，车速调节量在车速执行部分经增量扭矩计算及增量喷油量计算后，通过调节喷油器喷油、缸内燃烧及扭矩传输等，实现增量扭矩传输到车轮，实现对实际车速的调节，最终期望实现实际车速对目标车速的跟随。同时，控制的PID参数需进行充分标定得到。
[0003]由经典PID算法计算得到的车速调节量，经过扭矩和喷油量计算、喷油器喷油、缸内燃烧及扭矩传输等车速执行过程后，实际车速已经发生变化。由经典PID算法计算得到的车速调节量并非为当前需求调节量，即计算的车速调节量相对需求调节量存在一定的迟滞。因此，在采用经典PID算法进行定速巡航车速稳定控制时，实际车速往往存在一定的波动性，进而影响整车的舒适性和经济性。而且，PID控制参数标定的越不合理，车速的波动性越大，对整车舒适性和经济性的影响也越大。由于车速执行过程中的迟滞性是客观存在的，因此无法通过经典PID算法消除实际车速的波动。
[0004]另外，经典PID控制的各参数之间相互耦合影响，导致PID参数标定的工作量大，且标定参数的合理性对车速控制的稳定性和平顺性影响很大。在实际使用中，大量的标定工作会极大的延长功能开发周期，而且车速控制的性能也可能存在一定的不稳定性。
专利技术内容
[0005]针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于内模控制的定速巡航车速稳定控制系统和方法，该方法可以降低车速执行过程中的迟滞性对实际车速控制的影响，提高实际车速对目标车速的跟随性，降低实际车速的波动；同时通过减少标定参数，减少标定工作量。
[0006]为达到上述目的，本专利技术设计的基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：设定目标车速后，计算得出控制车速，以控制车速为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速；同时以控制车速为输入，计算得到预估车速，以预估车速与实际车速的差值正反馈到控制车速的计算中，实现对控制车速的修正。
[0007]优选的，控制车速通过内模控制器计算得到，输入量为由预估车速和实际车速的差值与目标车速求和后计算得到。
[0008]作为优选方案，根据车速控制响应特性建立车速控制估算模型，实现从控制车速到实际车速的预估，得到预估车速。
[0009]优选的，车速控制估算模型简化为二阶迟滞对象，其传递函数为：
[0010][0011]其中，T1和T2为由车速执行部分主导极点决定的时间常数，θ为由车速执行部分延时时间决定的纯滞后环节参数，k为与压缩比及排量相关的常数，s为复变量。
[0012]进一步优选的，参数T1、T2、θ、k通过实验数据拟合得到。
[0013]再进一步优选的，控制车速计算采用的传递函数为：
[0014][0015]其中，G
m
‑
(s)为G
m
(s)的最小相位部分，f(s)为构建的滤波器，滤波器传递函数为：
[0016][0017]式中，T
f
为滤波器时间常数；r为整数，且r的选择需使G
IMC
(s)为有理正则传递函数，上述参数通过标定得到。
[0018]为达到上述目的，本专利技术设计的基于内模控制的定速巡航控制系统，其特征在于，包括：
[0019]内模控制器模块，将预估车速和实际车速的差值与目标车速求和，利用求和结果计算得出控制车速；
[0020]车速控制估算模块，以控制车速为输入进行车速预估得到预估车速；
[0021]车速执行模块，以控制车速为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速；
[0022]以预估车速与实际车速的差值正反馈到内模控制器模块，实现对控制车速的修正。
[0023]优选的，车速执行模块包括期望扭矩和喷油量计算、燃油喷射、缸内燃烧及扭矩传输部分。
[0024]优选的，控制车速通过内模控制器模块计算得到，输入量为预估车速和实际车速的差值与目标车速求和。
[0025]优选的，车速控制估算模块为根据车速执行模块响应特性建立的车速估算模型，实现从控制车速到实际车速的预估，车速控制估算模型简化为二阶迟滞对象，其传递函数为：
[0026][0027]其中，T1和T2为由车速执行部分主导极点决定的时间常数，θ为由车速执行部分延时时间决定的纯滞后环节参数，k为与压缩比及排量相关的常数，s为复变量。
[0028]进一步优选的，参数T1、T2、θ、k通过实验数据拟合得到。
[0029]再进一步优选的，计算控制车速，内模控制器模块采用传递函数：
[0030][0031]其中，G
m
‑
(s)为G
m
(s)的最小相位部分，f(s)为构建的滤波器，滤波器传递函数为：
[0032][0033]式中，T
f
为滤波器时间常数；r为整数，且r的选择需使G
IMC
(s)为有理正则传递函数，上述参数通过标定得到。
[0034]在设定目标车速后，先经内模控制器计算得出控制车速，以控制车速为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速；同时，以控制车速为输入经车速控制估算模块，计算得到车速执行后的预估车速；以预估车速和实际车速的差值与目标车速求和，作为内模控制器的输入重新计算控制车速，循环上述过程实现实际车速对目标车速的低迟滞性跟随。本专利技术通过内模控制器模块，将预估车速和实际车速的差值与目标车速的求和作为输入，计算得到考虑了车速执行过程中响应迟滞性的控制车速；预估车速为通过车速控制估算模块以控制车速为输入，计算得到；最后，以控制车速作为车速执行目标进行车速的执行，，得到实际车速，实现对目标车速的低迟滞性跟随控制。
[0035]本专利技术的有益效果是：本专利技术增加了内模控制器模块和车速控制估算模块，省去了PID控制模块，减少了模型参数的标定工作量；内模控制器考虑了车速执行过程中的响应迟滞性，以预估车速和实际车速的差值与目标车速求和，经内模控制器模块计算得到控制车速，以控制车速作为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速，实现实际车速对目标车速的低迟滞性跟随控制，降低车速波动对整车舒适性和经济性的影响。
[0036]本专利技术建立了车速控制估算模型，并构建系统的内模控制器；内模控制器以目标车速与实际车速和预估车速的差值求和为输入，输出考虑了车速执行过程响应迟滞性的控制车速；车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速，实现实际车速对目标车速的低迟滞性跟随控制，降低车速波动对整车舒适性和经济性的影响。
附图说明
[0037]图1是本专利技术的控制流程图；
[0038]图2是本专利技术内模控制器模块设计操作流程图。
具体实施方式
[0039]下面通过附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：设定目标车速后，计算得到控制车速，以控制车速为车速执行目标进行车速的执行，得到实际车速；同时以控制车速为输入，计算得到预估车速，以预估车速与实际车速的差值正反馈到控制车速的计算中，实现对控制车速的修正。2.根据权利要求1所述的基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：控制车速由预估车速和实际车速的差值与目标车速求和后计算得到。3.根据权利要求1所述的基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：根据车速控制响应特性建立车速控制估算模型，实现从控制车速到实际车速的预估，车速控制估算模型简化为二阶迟滞对象，其传递函数为：其中，T1和T2为由车速执行部分主导极点决定的时间常数，θ为由车速执行部分延时时间决定的纯滞后环节参数，k为与压缩比及排量相关的常数，s为复变量。4.根据权利要求3所述的基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：参数T1、T2、θ、k通过实验数据拟合得到。5.根据权利要求3或4所述的基于内模控制的定速巡航控制方法，其特征在于：控制车速计算采用的传递函数为：其中，G
m
‑
(s)为G
m
(s)的最小相位部分，f(s)为构建的滤波器，滤波器的传递函数为：式中，T
f
为滤波器时间常数；r为整数，且r的选择需使G
IMC
(s)为有理正则传递函数，上述参数通过标定得到。6.一种基于内模控制的定速巡航控制系统，其特征在于，包括：内模控制器模块，将预估车速和实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李名鸿，蔡婷，黄俊尧，王康玲，张恒平，张伟，魏徽，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：