所述的PID算法包括比例系數(shù)Kp、 積分時(shí)間常數(shù)Ti和微分時(shí)間常數(shù)Td三個(gè)參數(shù)，通過(guò)輸入實(shí)時(shí)車(chē)速與目標(biāo)車(chē)速的差值調(diào)節(jié) 參數(shù)至合適值，最終使車(chē)速保持平穩(wěn)。
[0049] 參見(jiàn)圖1，緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，包括：
[0050] 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊：用于將輪胎半徑，后橋速比和車(chē)速轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速；
[0051] 緩速器模塊：用于將氣壓和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)扭矩，進(jìn)而通過(guò)緩速器 制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半徑得到緩速器制動(dòng)力；緩速器模塊包括用于將氣壓和傳動(dòng)軸 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)扭矩的制動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊和用于將緩速器制動(dòng)扭矩、后橋速比和 輪胎半徑轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)力的制動(dòng)力轉(zhuǎn)換子模塊，其中制動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊包括用于模 擬緩速器充油過(guò)程的慣性環(huán)節(jié)模塊。
[0052] 排氣制動(dòng)模塊：用于將傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速和變速箱檔位轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并以排氣制 動(dòng)外特性曲線(xiàn)為依據(jù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速獲得排氣制動(dòng)功率，然后計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，進(jìn)而 通過(guò)排氣制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半徑得到排氣制動(dòng)力；排氣制動(dòng)模塊包括用于將傳動(dòng) 軸轉(zhuǎn)速和變速箱檔位轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并以排氣制動(dòng)外特性曲線(xiàn)為依據(jù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速獲得排氣制動(dòng)扭矩的排氣制動(dòng)子模塊，其中排氣制動(dòng)子模塊包括用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是 否大于設(shè)定值的if-else判斷模塊，若是，以公式T = PX9550/N計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，其 中T為排氣制動(dòng)扭矩，P為排氣制動(dòng)功率，N為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；若否，排氣制動(dòng)扭矩為0。
[0053] 風(fēng)阻模塊：用于將空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積和車(chē)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)阻制動(dòng)力；
[0054] 道路阻力模塊：用于將坡度、車(chē)重和摩擦阻力系數(shù)轉(zhuǎn)化為道路阻力制動(dòng)力；其中 坡度通過(guò)坡度采集傳感器采集。
[0055] 車(chē)速轉(zhuǎn)化模塊：用于將緩速器制動(dòng)力、排氣制動(dòng)力、風(fēng)阻制動(dòng)力和道路阻力制動(dòng)力 疊加為總制動(dòng)力，然后轉(zhuǎn)化為加速度；
[0056] 車(chē)速輸出模塊：用于將加速度轉(zhuǎn)化為車(chē)速，并將車(chē)速傳遞給傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊 和風(fēng)阻模塊；
[0057] 恒速PID控制模塊：用于接收車(chē)速輸出模塊的車(chē)速，并根據(jù)車(chē)速與目標(biāo)車(chē)速的差 值調(diào)解自身參數(shù)，并將輸出的氣壓值傳送給緩速器模塊。
[0058] 參見(jiàn)圖2至圖4,緩速器模塊如圖2所示，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速可以依據(jù)輪胎半徑、后橋速 比和車(chē)速計(jì)算而來(lái)，緩速器模塊包括制動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊和制動(dòng)力轉(zhuǎn)換子模塊，在制動(dòng)扭 矩轉(zhuǎn)換子模塊中，其中氣壓為標(biāo)定值，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為實(shí)時(shí)計(jì)算值，通過(guò)緩速器的外特性曲線(xiàn) (氣壓-傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速-制動(dòng)扭矩）可以準(zhǔn)確的獲得緩速器的制動(dòng)扭矩，在制動(dòng)力轉(zhuǎn)換子模塊 中通過(guò)扭矩和力的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以獲得緩速器制動(dòng)力。為了模擬緩速器實(shí)際充油過(guò)程，在制 動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊中加入了一個(gè)慣性環(huán)節(jié)模塊。
[0059] 參見(jiàn)圖5和圖6,排氣制動(dòng)模型包括排氣制動(dòng)子模塊，在排氣制動(dòng)子模塊中，以法 士特9JSD200T機(jī)械變速箱為依據(jù)，通過(guò)建立發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和排氣制動(dòng)功率二維表，以公式T =PX9550/N計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，其中：T為扭矩（N · M)，P為功率（kW)，N為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速（rpm)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速< 1200rpm時(shí)，排氣制動(dòng)輸出扭矩將為0,故在排氣制動(dòng)子模塊中 加入if-else判斷模塊作為判斷。
[0060] 參見(jiàn)圖7,在實(shí)際行車(chē)過(guò)程中，風(fēng)阻與空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積和車(chē)速有關(guān)，依據(jù)公 式：F A= SXCXV 2/21. 15來(lái)確定，其中，F(xiàn)a為風(fēng)阻制動(dòng)力（N)，S為迎風(fēng)面積（m2)，C為空氣 阻力系數(shù)，V為車(chē)速（km/h)?？諝庾枇ο禂?shù)取經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)于特定車(chē)型，迎風(fēng)面積為固定值，即 對(duì)于空氣阻力系數(shù)和迎風(fēng)面積都為標(biāo)定值。
[0061] 參見(jiàn)圖8至圖10,在下坡時(shí)，道路阻力體現(xiàn)為重力沿斜坡方向的分力和滾動(dòng)摩擦 力，在平直道路上只體現(xiàn)為滾動(dòng)摩擦力，加入坡度傳感器采集實(shí)時(shí)坡度。圖9為正弦子模 塊，將百分坡度轉(zhuǎn)化為角度的正弦值，圖10為余弦子模塊，將百分坡度轉(zhuǎn)化為角度的余弦 值，道路阻力最終的表現(xiàn)形式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型建立方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 通過(guò)反復(fù)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)獲得緩速器的外特性曲線(xiàn)，即：氣壓-傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速-緩速器制 動(dòng)扭矩關(guān)系； 2) 通過(guò)反復(fù)轉(zhuǎn)鼓獲得準(zhǔn)確的排氣制動(dòng)外特性曲線(xiàn)，即：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-排氣制動(dòng)功率關(guān) 系； 3) 根據(jù)輪胎半徑，后橋速比和車(chē)速獲得傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，以緩速器的外特性曲線(xiàn)為依據(jù)，根 據(jù)氣壓和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速獲得緩速器制動(dòng)扭矩，進(jìn)而通過(guò)緩速器制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半 徑得到緩速器制動(dòng)力；根據(jù)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速和變速箱檔位獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以排氣制動(dòng)外特性 曲線(xiàn)為依據(jù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速獲得排氣制動(dòng)功率，然后計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，進(jìn)而通過(guò)排氣 制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半徑得到排氣制動(dòng)力；根據(jù)空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積和車(chē)速獲得 風(fēng)阻制動(dòng)力；根據(jù)坡度、車(chē)重和摩擦阻力系數(shù)獲得道路阻力制動(dòng)力； 4) 將緩速器制動(dòng)力、排氣制動(dòng)力、風(fēng)阻制動(dòng)力和道路阻力制動(dòng)力疊加為總制動(dòng)力，然后 轉(zhuǎn)化為加速度，最終轉(zhuǎn)化為速度，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的恒速下坡功能和制動(dòng)功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型建立方法，其特 征在于，步驟3)中根據(jù)氣壓和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速獲得緩速器制動(dòng)扭矩的方法為：根據(jù)氣壓-傳動(dòng) 軸轉(zhuǎn)速-制動(dòng)扭矩關(guān)系在MATLAB/SMULINK中進(jìn)行三維制表并插值查表即能夠獲得任何氣 壓和整車(chē)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的緩速器制動(dòng)扭矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型建立方法，其 特征在于，步驟3)中依照排氣制動(dòng)外特性曲線(xiàn)獲得排氣制動(dòng)功率的方法為：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速-排氣制動(dòng)功率關(guān)系在MATLAB/SMULINK中進(jìn)行二維制表并插值查表即能夠得到任何發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的排氣制動(dòng)功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型建立方法，其特 征在于，步驟3)中根據(jù)排氣制動(dòng)功率計(jì)算排氣制動(dòng)扭矩的方法為：設(shè)定一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速>設(shè)定值時(shí)，T = PX9550/N，其中T為排氣制動(dòng)扭矩，P為排氣制動(dòng)功率，N為 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速<設(shè)定值時(shí)，排氣制動(dòng)扭矩為0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型建立方法，其特 征在于，步驟4)中的恒速下坡功能是以PID算法做為恒速下坡過(guò)程中的控制算法，所述的 PID算法包括比例系數(shù)Kp、積分時(shí)間常數(shù)Ti和微分時(shí)間常數(shù)Td三個(gè)參數(shù)，通過(guò)輸入實(shí)時(shí)車(chē) 速與目標(biāo)車(chē)速的差值調(diào)節(jié)參數(shù)至合適值，最終使車(chē)速保持平穩(wěn)。
6. 緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，其特征在于，包括： 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊：用于將輪胎半徑，后橋速比和車(chē)速轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速； 緩速器模塊：用于將氣壓和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)扭矩，進(jìn)而通過(guò)緩速器制動(dòng) 扭矩、后橋速比和輪胎半徑得到緩速器制動(dòng)力； 排氣制動(dòng)模塊：用于將傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速和變速箱檔位轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并以排氣制動(dòng)外 特性曲線(xiàn)為依據(jù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速獲得排氣制動(dòng)功率，然后計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，進(jìn)而通過(guò) 排氣制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半徑得到排氣制動(dòng)力； 風(fēng)阻模塊：用于將空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積和車(chē)速轉(zhuǎn)化為風(fēng)阻制動(dòng)力； 道路阻力模塊：用于將坡度、車(chē)重和摩擦阻力系數(shù)轉(zhuǎn)化為道路阻力制動(dòng)力； 車(chē)速轉(zhuǎn)化模塊：用于將緩速器制動(dòng)力、排氣制動(dòng)力、風(fēng)阻制動(dòng)力和道路阻力制動(dòng)力疊加 為總制動(dòng)力，然后轉(zhuǎn)化為加速度； 車(chē)速輸出模塊：用于將加速度轉(zhuǎn)化為車(chē)速，并將車(chē)速傳遞給傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊和風(fēng) 阻豐吳塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，其特征在于， 還包括恒速PID控制模塊：用于接收車(chē)速輸出模塊的車(chē)速，并根據(jù)車(chē)速與目標(biāo)車(chē)速的差值 調(diào)解自身參數(shù)，然后將輸出的氣壓值傳送給緩速器模塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，其特征在于， 緩速器模塊包括用于將氣壓和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)扭矩的制動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊 和用于將緩速器制動(dòng)扭矩、后橋速比和輪胎半徑轉(zhuǎn)化為緩速器制動(dòng)力的制動(dòng)力轉(zhuǎn)換子模 塊，其中制動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換子模塊包括用于模擬緩速器充油過(guò)程的慣性環(huán)節(jié)模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，其特征在于， 排氣制動(dòng)模塊包括用于將傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速和變速箱檔位轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并以排氣制動(dòng)外 特性曲線(xiàn)為依據(jù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速獲得排氣制動(dòng)扭矩的排氣制動(dòng)子模塊，其中排氣制動(dòng)子 模塊包括用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否大于設(shè)定值的if-else判斷模塊，若是，以公式T = PX9550/N計(jì)算出排氣制動(dòng)扭矩，其中T為排氣制動(dòng)扭矩，P為排氣制動(dòng)功率，N為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速；若否，排氣制動(dòng)扭矩為〇。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型，其特征在于， 坡度通過(guò)坡度采集傳感器采集。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的控制系統(tǒng)模型及其建立方法，首先通過(guò)反復(fù)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)獲得氣壓-傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速-緩速器制動(dòng)扭矩關(guān)系；通過(guò)反復(fù)轉(zhuǎn)鼓獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-排氣制動(dòng)扭矩關(guān)系；然后分別通過(guò)不同模塊獲得緩速器制動(dòng)力、排氣制動(dòng)力、風(fēng)阻制動(dòng)力和道路阻力制動(dòng)力；最后疊加為總制動(dòng)力，然后轉(zhuǎn)化為加速度，最終轉(zhuǎn)化為速度，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的恒速下坡功能和制動(dòng)功能。本發(fā)明以MATLAB/SIMULINK為工具，建立包括環(huán)境阻力在內(nèi)的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)快捷的改變控制系統(tǒng)模型參數(shù)來(lái)獲得精確的緩速器和排氣制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)的結(jié)果。
【IPC分類(lèi)】G05B17-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104635510
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410757737
【發(fā)明人】張小明, 馬東闖
【申請(qǐng)人】陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日...