一種基于位移反饋控制的主動式踏板模擬控制方法，采取位移反饋閉環控制：ECU通過踏板力傳感器獲取的力信號查表獲得理想制動踏板位移值，與踏板位移傳感器實際獲得的位移信號比對后，計算并輸出電機轉矩控制信號，控制電機推動減速機構做直線運動，直至踏板運動至理想位置。本發明專利技術還提供了實現所述方法的主動式踏板模擬系統。本發明專利技術基于位移反饋閉環控制，對電機輸出力矩進行調節，保證系統可以主動模擬駕駛員踏板感覺。本發明專利技術的結構及控制方法能保證駕駛員制動意圖得到明確并主動提供優良的制動感覺，控制精確，響應速度快，具有良好的魯棒性，可適用于多種電子液壓制動系統。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬汽車制動系統領域，涉及一種基于位移反饋控制的主動式踏板模擬方法 及主動式踏板模擬系統。
技術介紹
在車輛制動過程中，駕駛員在人車閉環系統中起著主動控制的作用，駕駛員通過 準確及時地接受車輛的反饋，對車輛運動情況進行控制及調整。對于制動過程來說，就是通 過制動踏板把車輛的制動感覺反饋給駕駛員，這對于駕駛員的主觀感受和車輛速度控制有 著重要的意義，直接影響到車輛的主動安全性。 在線控制動系統中，制動踏板與助力裝置分離，踏板位移通過傳感器獲得作為制 動需求以電信號形式由控制單元獲取，由控制單元控制助力裝置（電機或者液壓助力裝 置）推動液壓缸進行車輛制動，因此需要額外的機構來產生反饋踏板力，即保證制動踏板 感覺。 踏板感覺側重于制動踏板機構給駕駛員右腳的反饋作用，通過踏板特性曲線即踏 板位移-踏板力曲線來描述。對于制動踏板感覺各大公司及研宄機構進行了各具特色的研 宄和分析，如德國Bosch公司的Temple研宄了在不同的踩踏板速度條件下的踏板力變化 率、制動減速度等之間的關系，Ebert和Kaatz通過建立制動感覺主觀評價與踏板力、踏板 位移、制動器響應時間等物理量的關系，提出了"制動感覺指數（BFI-Brake Feel Index)" 等，這些研宄都著眼于明確良好制動踏板感覺的構成要素，為線控系統踏板感覺模擬裝置 的設計提出了標準。 從踏板模擬器工作原理角度看總體有兩類，一類為被動式踏板模擬器，另一類為 主動式踏板模擬器。其中被動式踏板模擬器根據執行機構以及工作原理的差異分為液壓式 踏板模擬器、液壓彈簧式、彈簧式、以及復合式被動踏板模擬器，在復合式被動踏板模擬器 中，踏板行程被分為兩級或者多級，可以實現在小強度制動時僅電機制動，因此被稱為復合 式被動踏板模擬器。 目前在線控制動領域中，設計開發的大多為被動式踏板模擬器。Delphi公司生產 的彈簧式踏板行程模擬器與制動主缸集成在一起，結構緊湊，占用空間小，但是生產制造較 復雜，加工中對精度的要求較高；第二代豐田prius液壓制動系統中使用液壓式踏板模擬 器，較彈簧式結構復雜，但其模擬效果較好；一汽客車有限公司，為了在一款純電動的客車 上實現再生制動的功能，對再生制動系統的操縱機構進行了重新設計，把制動踏板改裝成 上下兩級復合式踏板，雖然實現了再生制動的功能，但踏板感覺和安全性都不能完全保證。 相較于被動式踏板模擬器，主動式感覺模擬器可以根據制動踏板的運動狀態，實 時調節相關參數，以精確模擬傳統的制動踏板特性。當踩下制動踏板時，傳感器采集駕駛者 施加給制動踏板的信號，結合EHB系統方案自身的結構，控制單元依據存儲的控制算法和 傳感器采集的電信號，控制電機的運轉，來精確的控制模擬器對踏板的反作用。這種形式的 模擬器雖然可以精確模擬制動踏板特性，通用性強的優點，結合了兩種不同的被動式踏板 模擬器的各方面優點，但因其結構上較被動式踏板模擬器較為復雜、制造成本和設計要求 較高，并未得到廣泛的運用。 為了解決這一問題，有必要提出新的技術方案。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于位移控制的主動式踏板模擬器及其控制方法，以在 明確駕駛員制動意圖的同時主動反饋優良的制動感覺。 為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是： 一種基于位移反饋控制的主動式踏板模擬控制方法，采取位移反饋閉環控制：ECU 通過踏板力傳感器獲取的力信號查表獲得理想制動踏板位移值，與踏板位移傳感器實際獲 得的位移信號比對后，計算并輸出電機轉矩控制信號，控制電機推動減速機構做直線運動， 直至踏板運動至理想位置。 進一步，ECU輸出的電機力矩信號為踏板力前饋控制力矩、PID反饋控制力矩、摩 擦補償力矩之和的信號。即當踏板力、踏板位移傳感器傳入的信號進入控制模型后，由踏板 力信號查表得到的理想踏板位移與實際踏板力位移信號進行比較，對該差值進行PID調節 后控制電機扭矩，同時根據系統穩定條件，加入了踏板力前饋信號。 考慮到所述減速機構存在一定的摩擦損耗，設置了摩擦補償環節，利用電機扭矩 補償克服由于摩擦力踏板感覺造成的干擾。 該控制方法可以實現系統制動踏板感覺的獨立主動控制。利用踏板力與理想制 動踏板位移之間的關系曲線獲得目標制動踏位移，依據實際制動踏板位移反饋做出實時調 節，保證良好的制動踏板感覺，系統響應快、精度高。在實際工作中可以將不同的理想踏板 力-踏板位移曲線導入用于查表，并通過本專利技術控制方法，保證駕駛員獲得與導入曲線一 致的踏板感覺，提供了個性化系統設計的可能。 -種實現上述方法的基于位移控制的主動式踏板模擬系統，包括： 制動踏板； 推桿，一端與制動踏板相連、一端與減速機構部件鉸接； 電控直線運動模塊，通過推桿與踏板機械連接； 踏板位移、踏板力傳感器，用于獲取駕駛員踩下制動踏板位移和踏板力； 電子控制單元（ECU)，用于接收傳感器信號、計算并發出控制指令。 其中，電控直線運動模塊由電機和減速機構組成，電機用于根據接收所述ECU提 供信號輸出轉矩，減速機構用于將電機的旋轉運動轉化為直線運動，并實現減速增矩。 優選地，考慮到傳動效率及系統噪聲，所述電控直線運動模塊中的減速機構結構 為滾珠絲杠，或可選蝸輪蝸桿、齒輪齒條或絲杠-螺母機構。 電控直線運動模塊電機控制邏輯采取位移反饋閉環控制：當駕駛員以某一大小的 力踩下制動踏板后，系統通過制動踏板力-位移特性曲線獲取踏板理想位移需求，與踏板 位移傳感器實際獲得的位移信號比對后，計算并輸出電機轉矩控制信號，控制電機推動減 速機構做理想的直線運動，直至踏板運動至理想位置。 所述專利技術用于主動模擬制動踏板感覺，以確保駕駛員制動意圖得以明確，并且，能 提供良好獲得制動踏板感覺反饋。具體表現為可通過位移反饋閉環控制，保證系統電控直 線運動模塊做理想運動，實現制動踏板感覺主動模擬。 由于采用上述方案，與現有電子液壓制動系統相比，本專利技術液壓式雙電機驅動的 電子液壓制動系統具有如下優點：<當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于位移反饋控制的主動式踏板模擬控制方法，其特征在于：采取位移反饋閉環控制：ECU通過踏板力傳感器獲取的力信號查表獲得理想制動踏板位移值，與踏板位移傳感器實際獲得的位移信號比對后，計算并輸出電機轉矩控制信號，控制電機推動減速機構做直線運動，直至踏板運動至理想位置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：余卓平，王婧佳，廣學令，熊璐，侯一萌，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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