電動(dòng)汽車的反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車的反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置，屬于汽車控制 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車作為新能源汽車的一個(gè)主流分支獲得了人們的極大重視。作為電動(dòng)汽車 的核心部件，動(dòng)力及底盤控制系統(tǒng)屬于涉及行車安全和動(dòng)力性能的強(qiáng)實(shí)時(shí)性系統(tǒng)。同時(shí)隨 著對(duì)電動(dòng)汽車安全、節(jié)能和智能化程度要求的不斷提高，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和底盤控制系統(tǒng)的高度 集成已經(jīng)成為趨勢(shì)和迫切需求。
[0003] 隨著汽車控制理論、汽車電子技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，汽車控制系統(tǒng)發(fā)生了巨 大變化，采用車載網(wǎng)絡(luò)互連、實(shí)現(xiàn)各子控制系統(tǒng)的集成，即汽車控制的網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為技術(shù) 主流。尤其是CAN-Controller Area Network技術(shù)的成功推廣，極大地促進(jìn)了汽車網(wǎng)絡(luò)化的 進(jìn)展。由于CAN的實(shí)時(shí)性和可靠性，其在汽車動(dòng)力和底盤控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化集成中被普遍采 用。鑒于CAN在汽車控制中的優(yōu)勢(shì)地位，電動(dòng)汽車的動(dòng)力和底盤集成控制也通常采用CAN協(xié) 議網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
[0004] CAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以為電動(dòng)汽車動(dòng)力和底盤集成控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸共享 的手段，但通過(guò)CAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭矔?huì)給控制系統(tǒng)帶來(lái)額外的新問(wèn)題，諸如 網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、數(shù)據(jù)傳輸量大引起的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)、優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題等。CAN協(xié)議規(guī)定的最 高為lmbits/s的帶寬限制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。受制于帶寬的限制，?shù)據(jù)傳輸量和優(yōu)先級(jí)是 影響C A N協(xié)議網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的重要因素 。G . C e n a等人在文獻(xiàn) (De lay analysisofprioritypromotionsys terns，Computercom muni cat ions，2000 ·)中指出 在CAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸量越大、優(yōu)先級(jí)越低的信息將會(huì)經(jīng)歷更長(zhǎng)的延時(shí)。 Z.Shui 等人在文南犬（Lateralmotioncontrolforfour-wheel-independent-driveelectricvehiclesusingoptimaltorqueallocationanddynamic me ssage priority scheduling，Control Engineering Practice，2014.)中指出：當(dāng)電動(dòng)汽車的車輛控制器與 4個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和1個(gè)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制單元間即前向通道采用CAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連，同 時(shí)傳感器和車輛控制器間即反饋通道采用專線直接連接的情況下，CAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的誘 導(dǎo)延時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制的性能，甚至使系統(tǒng)失穩(wěn)。該文獻(xiàn)提出了一種基于模 型的決策方法用于實(shí)現(xiàn)信息優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。這種基于模型的決策方法以降低網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo) 延時(shí)對(duì)系統(tǒng)模型的干擾為目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，一定程度上保證了系統(tǒng)的控制性 能，但控制性能改善和優(yōu)先級(jí)調(diào)節(jié)之間的聯(lián)系不夠直接，且需要事先建立系統(tǒng)的精確模型， 非常不利于在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用，同時(shí)該方法僅關(guān)注優(yōu)先級(jí)問(wèn)題，而不關(guān)注網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量降 低問(wèn)題，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的抑制程度以及控制性能的改善有限， 也不利于未來(lái)其它節(jié)點(diǎn)的互連集成。
[0005] 現(xiàn)有其它的用于汽車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)度方法通常以信息的延時(shí) 或者距離截止期的時(shí)間大小作為反饋，用于信息優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，如著名的H)F即截止期 先到優(yōu)先等，但該類動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)節(jié)方案對(duì)于控制性能的改善屬于一類間接方法，對(duì)控制 性能的改善不提供保證，不適用于電動(dòng)汽車動(dòng)力和底盤等強(qiáng)實(shí)時(shí)性控制系統(tǒng)。
[0006] 當(dāng)前現(xiàn)有的電動(dòng)汽車動(dòng)力和底盤網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)調(diào)節(jié)方法一般都具有一 定局限性，不利于在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車用控制性能反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳 輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置，抑制網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)及傳輸優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)傳輸量。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 電動(dòng)汽車的反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置，包括比較模塊、控制器模 塊、調(diào)度器模塊和綜合模塊;車輛的傳感器與比較模塊連接，比較模塊分別與控制器模塊、 調(diào)度器模塊連接，控制器模塊、調(diào)度器模塊還分別與綜合模塊連接;綜合模塊通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò) 與車輛各執(zhí)行器連接；
[0010]比較模塊，實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的比較，為控制器模塊和調(diào)度器模塊提 供控制性能參考；
[0011] 控制器模塊，根據(jù)車輛控制性能依據(jù)預(yù)置的策略和算法處理計(jì)算產(chǎn)生相應(yīng)的控制 命令，用于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行器動(dòng)作；
[0012] 調(diào)度器模塊，根據(jù)車輛控制性能依據(jù)相應(yīng)的策略和算法處理計(jì)算產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)命 令，優(yōu)先級(jí)命令的配置原則為：系統(tǒng)控制性能較差時(shí)，采用較高優(yōu)先級(jí)，提高控制命令發(fā)送 的優(yōu)先權(quán)，抑制網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)延時(shí)，達(dá)到快速改善控制性能的效果，反之，控制性能較好時(shí)，可以 適當(dāng)降低優(yōu)先級(jí)，為其它實(shí)時(shí)應(yīng)用提供優(yōu)先帶寬；
[0013] 綜合模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制命令的組合及其和優(yōu)先級(jí)命令的組合，并實(shí)現(xiàn)組合信息 的發(fā)送;首先綜合模塊將各執(zhí)行器命令進(jìn)行組合，共享單個(gè)數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)一發(fā)多收式發(fā)送，達(dá) 到降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量的目的，同時(shí)提高各執(zhí)行器的同步性;接著綜合模塊將對(duì)組合的控 制命令信息和優(yōu)先級(jí)命令信息進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)按照新的優(yōu)先級(jí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送組合控制命令的 目的，其中組合控制命令數(shù)據(jù)放入CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域內(nèi)，優(yōu)先級(jí)信息放入CAN數(shù)據(jù)幀的ID 域內(nèi)。
[0014] 其中，調(diào)度器模塊采用靜態(tài)分級(jí)調(diào)節(jié)模式或動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模式;具體為：
[0015] 靜態(tài)分級(jí)調(diào)節(jié)模式：（1)定義車輛控制性能的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，包含控制性能參數(shù)誤 差、誤差變化量，并把控制性能按照評(píng)價(jià)指標(biāo)劃成多個(gè)分段；（2)設(shè)定多個(gè)合理的固定優(yōu)先 級(jí)，每個(gè)分段與相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)，具體運(yùn)行時(shí)信息的優(yōu)先級(jí)只在設(shè)定的優(yōu)先級(jí)集合內(nèi) 實(shí)現(xiàn)查表式分段調(diào)節(jié);控制性能分段與優(yōu)先級(jí)之間的對(duì)應(yīng)原則為:控制性能越差的分段，對(duì) 應(yīng)的被分配的優(yōu)先級(jí)越高，則控制命令的延時(shí)越小，進(jìn)而起到快速改善控制性能的目的，反 之，控制性能越好，則可以適當(dāng)降低控制命令發(fā)送的優(yōu)先級(jí)，為其它實(shí)時(shí)性控制提供優(yōu)先通 道，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的合理共享利用；
[0016]動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模式:獲得控制性能參數(shù)，利用控制性能參數(shù)驅(qū)動(dòng)算法模塊，算法模塊根 據(jù)算法計(jì)算得到優(yōu)先級(jí)。算法為如PID類或者模糊推理等智能算法。
[0017]其中，車輛控制性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)為：
[0018] Qc = 9(kie+k2 Δ e)
[0019] 其中Θ為量化系數(shù)，e為控制性能參數(shù)目標(biāo)值與實(shí)際值間的誤差向量；Δ e為控制性 能參數(shù)誤差變化量向量，k#Pk2分別為權(quán)重系數(shù)。
[0020] 該電動(dòng)汽車的反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置的工作流程為：
[0021] (1)通過(guò)比較模塊實(shí)現(xiàn)車輛控制性能參數(shù)的采集；
[0022] (2)控制器模塊依據(jù)控制性能參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令；同時(shí)通過(guò)調(diào)度器模塊依 據(jù)控制性能參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)配置，優(yōu)先級(jí)配置原則遵循控制性能越差時(shí)，信息被分 配的優(yōu)先級(jí)越高，進(jìn)而控制命令經(jīng)歷的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)越小，從而達(dá)到改善控制性能的目的， 反之，則適當(dāng)降低優(yōu)先級(jí)，為其它強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用提供帶寬應(yīng)用優(yōu)先權(quán)；
[0023] (3)最后通過(guò)綜合模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制命令的組合發(fā)送，達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)傳輸量的目 的，進(jìn)而進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)，并接著實(shí)現(xiàn)組合控制命令和優(yōu)先級(jí)命令的組合，實(shí)現(xiàn)向 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送。
[0024] 本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車的反饋式變優(yōu)先級(jí)組合傳輸網(wǎng)絡(luò)化控制裝置，采用基于車 輛控制反饋的變優(yōu)先級(jí)調(diào)度，同時(shí)采用多命令組合發(fā)送的模式，在抑制網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)影響 保證控制性能改善的同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，從而有效提高了車輛的控制性能，并節(jié) 省了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。另外反饋信息僅基于容易獲得的控制性能參數(shù)，不需要知道系統(tǒng)的精 確模型，簡(jiǎn)單、實(shí)用，同時(shí)調(diào)度器模塊在基于控制性能反饋計(jì)算優(yōu)先級(jí)命令時(shí)，如采用靜態(tài) 的分級(jí)調(diào)節(jié)模式可以使本方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步被簡(jiǎn)化，從而提高其處理的快速性和實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖2為實(shí)施例的電動(dòng)汽車側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制執(zhí)行解析圖；
[0027]圖3為實(shí)施例的控制執(zhí)行解析圖；
[0028] 圖4為實(shí)施例的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖5為實(shí)施例的優(yōu)先級(jí)靜態(tài)分段調(diào)整圖；
[0030] 圖6為實(shí)施例的優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 結(jié)合【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0032] 根據(jù)電動(dòng)汽車的具體應(yīng)用特性，采用基于控制性能的反饋實(shí)現(xiàn)變優(yōu)先級(jí)調(diào)節(jié)，同 時(shí)采用信息組合方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制命令信息的共幀發(fā)送，在抑制網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能 影響的同時(shí)降低總的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量。
[0033] 如圖1所示，某電動(dòng)汽車的動(dòng)力及底盤