黃潮

摘要：在混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中，針對(duì)其機(jī)械制動(dòng)力同電再生制動(dòng)力分配問(wèn)題，不僅要確保其可以在制動(dòng)穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)，回收最多的制動(dòng)能量，同時(shí)也應(yīng)該提升制動(dòng)控制水平。在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)控制中，應(yīng)用T-S模糊模型和MATLAB模糊控制工具箱，設(shè)計(jì)基于模糊控制的并聯(lián)式制動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅有利于簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也有利于提升汽車(chē)制動(dòng)效率。

關(guān)鍵詞：模糊控制；并聯(lián)式；汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)；混合動(dòng)力

中圖分類(lèi)號(hào)：U469文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）24-0027-02

在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)控制中，為提升其制動(dòng)的穩(wěn)定性，應(yīng)用基于模糊控制的制動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于模糊邏輯的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)能量控制系統(tǒng)，使用T-S模糊控制模型，并將其分為能量回饋制動(dòng)控制系統(tǒng)與正常行駛時(shí)的能量控制系統(tǒng)，明確能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，優(yōu)化機(jī)器制動(dòng)控制性能。以下本篇對(duì)此做具體介紹。

1模糊控制理論概述

在模糊控制中，就是以模糊集合論、模糊邏輯推理、模糊語(yǔ)言變量作為基礎(chǔ)智能控制方法，模糊控制的知識(shí)模型中，主要構(gòu)成是由一組模糊推理而產(chǎn)生的規(guī)則，這樣可以方便專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)能夠及時(shí)的加入到知識(shí)模型之中。模糊邏輯適合用于制訂分配策略，通過(guò)制訂發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的分配策略，可以?xún)?yōu)化汽車(chē)制動(dòng)控制性能。且在模糊控制中，其模糊推理就是針對(duì)模糊控制規(guī)則，在多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)中，根據(jù)前提條件構(gòu)成直積空間的模糊集合；模糊控制中的T-S模糊模型，就是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)變化量函數(shù)以及輸入變量函數(shù)，將其作為i-fthen模糊規(guī)則后件，不僅可以描述模糊控制器，也能夠描述被控對(duì)象。

2模糊控制在汽車(chē)制動(dòng)控制中的意義

在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用模糊控制模式，不僅可以有效提升并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的整體性能，也有助于協(xié)調(diào)控制并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行中，由于其包含著多種的運(yùn)行狀態(tài)，并且其內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)的工作模式，也會(huì)在混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中不斷發(fā)生改變?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)制動(dòng)，不僅包含內(nèi)燃機(jī)被控對(duì)象、電動(dòng)機(jī)被控對(duì)象還包括電池等被控對(duì)象，控制難度較大，故此，針對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行的復(fù)雜性，在汽車(chē)制動(dòng)控制中，設(shè)計(jì)基于模糊控制的制動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅可以簡(jiǎn)化整車(chē)控制結(jié)構(gòu)，也可以?xún)?yōu)化變臉是混合汽車(chē)制動(dòng)控制性能，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮巨大作用。

3并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1基于模糊控制的制動(dòng)分配問(wèn)題

在并聯(lián)式汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為有效控制液壓制動(dòng)與電機(jī)制動(dòng)間的相互關(guān)系，應(yīng)用模糊控制理論，設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩分配策略，可以有效解決汽車(chē)制動(dòng)分配的問(wèn)題。對(duì)于并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)的力矩分配問(wèn)題，給出不同能量回收的制動(dòng)控制策略，當(dāng)汽車(chē)的制動(dòng)減速度小于1.0m/s2（0.10g）時(shí)，可以只做能量回收制動(dòng)作用，將控制策略作用下液壓制動(dòng)力矩設(shè)置為零；當(dāng)制動(dòng)減速度在1.0m/s2以上時(shí)，可以施加液壓制動(dòng)力矩。汽車(chē)制動(dòng)力矩分配如下圖1中所示：

圖1制動(dòng)力矩分配圖示

在模糊控制的汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)中，在制動(dòng)開(kāi)始后，可以制動(dòng)控制器踏板的下行幅度、踏板速度以及踏板加速度，判斷出汽車(chē)駕駛員的制動(dòng)意圖，明確是要緊急制動(dòng)還是要正常制動(dòng)，同時(shí)還需要確定制動(dòng)力矩大小，給汽車(chē)控制器制動(dòng)力矩信息，可以根據(jù)電池的電壓、電流以及SOC值等參數(shù)，分析計(jì)算車(chē)輪制動(dòng)能量回收力矩和車(chē)輪制動(dòng)液壓力矩的比例關(guān)系。在汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)能量回收制動(dòng)力矩的變化特性，提供出相應(yīng)變化液壓制動(dòng)力矩，不僅可以保證并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)效果，同時(shí)也能提升駕駛員的工作舒

適度。

3.2建立混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型

在模糊控制的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)多自由度的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，不僅要考慮到汽車(chē)的縱向車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)該考慮懸架系統(tǒng)影響以及空氣阻力、輪胎滾動(dòng)阻力對(duì)汽車(chē)制動(dòng)的影響。將車(chē)輛總質(zhì)量、縱向加速度、地面縱向制動(dòng)力、縱向空氣阻力以及滾動(dòng)阻力等，設(shè)計(jì)出汽車(chē)動(dòng)力模型。

3.3設(shè)計(jì)汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)模糊控制器

在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證在制動(dòng)系統(tǒng)能保持駕駛員舒適性前提下，實(shí)現(xiàn)能量回收制動(dòng)力矩與液壓制動(dòng)力矩的合理分配，可以應(yīng)用模糊控制理論，在其模糊控制器設(shè)計(jì)中，可以分成制動(dòng)力矩調(diào)整任務(wù)部分，與制動(dòng)力矩工作分配量部分來(lái)逐個(gè)實(shí)現(xiàn)。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的滑移率模糊控制器結(jié)構(gòu)圖如下圖2中所示：

圖2滑移率模糊控制器結(jié)構(gòu)圖

在第一部分實(shí)現(xiàn)中，將目標(biāo)滑移率作為控制目標(biāo)的方法，不僅穩(wěn)定、可靠，同時(shí)也可以將制動(dòng)過(guò)程中的車(chē)輪滑移率控制在最佳值范圍；第二部分實(shí)現(xiàn)中，在調(diào)整制汽車(chē)總動(dòng)力矩基礎(chǔ)上，應(yīng)用滑移率模糊控制器，完成對(duì)液壓制動(dòng)力矩與能量回收制動(dòng)力矩的動(dòng)態(tài)分配控制。在汽車(chē)的制動(dòng)力矩分配模糊控制器中，針對(duì)總的制動(dòng)力矩需求，以及液壓制動(dòng)力矩、某一時(shí)刻電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的最大制動(dòng)力矩，計(jì)算分析模糊控制器內(nèi)輸入滑移率與目標(biāo)滑移率的變化，以及分析輸出制動(dòng)力矩變化量，得出制動(dòng)控制力矩。在模糊控制器設(shè)計(jì)中，還需要據(jù)駕駛員實(shí)際需求制動(dòng)力矩與調(diào)整后的制動(dòng)力矩，通過(guò)整車(chē)控制器對(duì)其進(jìn)行重新分配，從而可以調(diào)整制動(dòng)力矩幅度，確定制動(dòng)力矩的變化率。

3.4仿真計(jì)算

對(duì)于汽車(chē)制定模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試，可以在MATLAB/Simulink環(huán)境下，對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)控制策略進(jìn)行仿真分析，分析研究并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與魯棒性，強(qiáng)化對(duì)緊急制動(dòng)下的車(chē)輛穩(wěn)定性，車(chē)輛動(dòng)能及回收電能進(jìn)行分析，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行輕度制動(dòng)仿真分析，測(cè)試汽車(chē)輪速與車(chē)速是否完全吻合，有沒(méi)有發(fā)生車(chē)輪抱死的現(xiàn)象，并分析汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中回收的電能。其次，對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行緊急制動(dòng)仿真分析，觀察汽車(chē)制動(dòng)特性曲線，采取制動(dòng)控制策略，當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)中的實(shí)際滑移率遠(yuǎn)比目標(biāo)滑移率大時(shí)，為了防止車(chē)輪發(fā)生抱死情況發(fā)生，盡快消除誤差，可以快速減小車(chē)輪的制動(dòng)力矩；當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)中其目標(biāo)滑移率誤差有減小趨勢(shì)，為防止制動(dòng)控制系統(tǒng)超調(diào)，可以在滿(mǎn)足加快達(dá)到目標(biāo)值速度前提下，適當(dāng)減小汽車(chē)的制動(dòng)控制力矩；當(dāng)汽車(chē)的實(shí)際滑移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目標(biāo)滑移率的時(shí)候，表明車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)并沒(méi)有充分利用路面的附著條件，故此可以快速增加車(chē)輛制動(dòng)控制力矩。對(duì)車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，當(dāng)汽車(chē)在路面緊急制動(dòng)中，并沒(méi)有發(fā)生車(chē)輪抱死情況，汽車(chē)的車(chē)速與輪速也處于基本吻合狀態(tài)，汽車(chē)在制動(dòng)中的穩(wěn)定性

較好。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用模糊控制模式，不僅可以確?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的電/液制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)安全性，也可以確保液壓制動(dòng)力矩與能量回收制動(dòng)力矩協(xié)同工作，避免制動(dòng)過(guò)程中發(fā)生車(chē)輪抱死情況，具有良好的路面適應(yīng)性，提升汽車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)的有效性與穩(wěn)定性。

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