一种线性主动抗干扰车速控制方法、系统、装置及介质与流程

本发明涉及车速控制，更具体的说是涉及一种线性主动抗干扰车速控制方法、系统、装置及介质。

背景技术：

1、近几年无人驾驶技术发展迅速，重型载货车、牵引车等商用车也逐渐搭载自动驾驶技术，而自动驾驶技术的基础便是车辆动力的控制，即能够根据目标车速控制车辆的动力使其能够达到目标车速附近。商用车由于其更高的整车车重及变化的载重，车速跟随能力受动力系统影响较大，且需要考虑跟随性能及油耗之间的矛盾，即当车速跟随较快时，车辆发动机的扭矩变化幅度及频率较高，导致油耗的增加。

2、当前，普遍采集将pid控制技术应用与车速控制中，以实现车速的稳定和精确控制。使用时，pid控制器会根据设定的目标车速与实际车速之间的偏差来进行调整。具体来说，它会根据这个偏差来计算出一个控制信号，这个信号会被用来调整车辆的加速或减速，以使得实际车速逐渐接近并稳定在目标车速上。在车速控制中，pid控制的参数需要根据具体的车辆特性和行驶环境进行调整和优化。通过合理设置pid参数，可以实现车速的快速响应、稳定性和准确性。

3、pid控制的优点便是车速跟随较快且误差较小，然而对于带载重的商用车，其动力系统响应性受制于载重、动力系统及传动系统性能等，响应较慢，同时伴随滞后，若速度调节过快会导致速度的超调以及扭矩的剧烈波动，影响驾乘舒适性及节油性。同时，传统pid控制方法中的一组pid参数无法对变化参数的被控系统发挥同样的效果。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种线性主动抗干扰车速控制方法、系统、装置及介质，解决了因pid追车速导致的抗外扰能力差及扭矩波动大和频繁的问题。提高了巡航驾驶的舒适性和节油性。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明公开了一种线性主动抗干扰车速控制方法，包括：

4、获取当前车辆的需求车速和实际车速；

5、基于经过简化处理的车辆纵向动力学方程进行建模，生成扩张状态观测器；

6、根据车辆的实际车速，利用扩张状态观测器生成观测器估计扰动；

7、运用反馈控制律，结合观测器估计扰动、当前车辆的需求车速、当前pid控制器输出的扭矩计算出需求扭矩；

8、利用pt滤波器对需求扭矩进行滤波处理；

9、根据滤波处理后的需求扭矩控制车速。

10、进一步，所述获取当前车辆的需求车速和实际车速，包括：

11、利用车辆tcu根据当前的轮速计算出实际车速；

12、在当前车辆的巡航控制界面中读取进入巡航状态时的实际车速，记为巡航进入车速；

13、对巡航进入车速进行取整处理，生成需求车速。

14、进一步，所述经过简化处理的车辆纵向动力学方程包括：a＝f+b0u；

15、其中，u为控制输出扭矩，b0为车辆的速比质量系数，f为风阻、滚阻、坡度阻力和车辆传动系统内部摩擦扭矩的统一扰动，a为车辆加速度。

16、进一步，所述扩张状态观测器包括：

17、

18、其中，a、b为扩张状态观测器可调参数，为观测器估计加速度，f为观测器估计扰动，为观测器估计扰动变化量，为观测器输出的估计车速，y为实际车速。

19、进一步，所述运用反馈控制律，结合观测器估计扰动、当前车辆的需求车速、当前pid控制器输出的扭矩计算出需求扭矩，包括：

20、基于经过简化处理的车辆纵向动力学方程，利用公式计算出需求扭矩ux；u0为pid控制器的输出扭矩，u0＝k*e；

21、其中，k为反馈控制的比例系数，e为当前车辆的需求车速与观测器输出的估计车速的误差。

22、进一步，所述利用pt滤波器对需求扭矩进行滤波处理，包括：

23、通过控制pt滤波器的截止频率和相关参数对需求扭矩进行滤波处理，以减少需求扭矩的波动。

24、进一步，所述巡航进入车速的下限值为25kph，巡航进入车速的上限值为90kph。

25、第二方面，本发明还公开了一种线性主动抗干扰车速控制系统，包括：车速获取模块，配置用于获取当前车辆的需求车速和实际车速；

26、建模模块，配置用于基于经过简化处理的车辆纵向动力学方程进行建模，生成扩张状态观测器；

27、扰动估计模块，配置用于根据车辆的实际车速，利用扩张状态观测器生成观测器估计扰动；

28、计算模块，配置用于运用反馈控制律，结合观测器估计扰动、当前车辆的需求车速、当前pid控制器输出的扭矩计算出需求扭矩；

29、滤波处理模块，配置用于利用pt滤波器对需求扭矩进行滤波处理；

30、控制模块，配置用于根据滤波处理后的需求扭矩控制车速。

31、第三方面，本发明还公开了一种线性主动抗干扰车速控制装置，包括：

32、存储器，用于存储线性主动抗干扰车速控制程序；

33、处理器，用于执行所述线性主动抗干扰车速控制程序时实现如上文任一项所述线性主动抗干扰车速控制方法的步骤。

34、第四方面，本发明还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有线性主动抗干扰车速控制程序，所述线性主动抗干扰车速控制程序被处理器执行时实现如上文任一项所述线性主动抗干扰车速控制方法的步骤。

35、对比现有技术，本发明有益效果在于：

36、本发明公开了一种线性主动抗干扰车速控制方法、系统、装置及介质，相比于基于缩小目标车速和实际车速误差的车速跟随控制方法，本发明增加了扩张状态观测器，其作用是通过车辆纵向动力学方程估算造成车速波动的内外部扰动量。扩张状态观测器能够利用部分车辆参数用来估算剩余不确定参数的外部扰动，具有一定的自适应性。本发明采用的车速控制律基于普通pid方法，能够将调节目标从减小实际车速和目标车速的误差变为减小目标车速和观测器输出车速的误差。当车辆受到干扰时，扩张状态观测器能够直接输出扰动变化量的估计值，扭矩根据干扰量进行调节，比起现有的pid控制器只基于车速的调节，扭矩能够更快速地响应观测出来的扰动并提前调节。

37、本发明利用商用车纵向运动车速以及驾驶员需求车速，通过集成在车辆动力域控制器(pcu)的软件计算出车辆轮端需求扭矩，pcu通过扭矩内部转换算法将需求发动机扭矩通过can通讯传输给发动机控制器(ecu)，使发动机能够输出期望扭矩驱动车辆按需求行驶，以实现车辆巡航功能。

38、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

技术特征：

1.一种线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述获取当前车辆的需求车速和实际车速，包括：

3.根据权利要求1所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述经过简化处理的车辆纵向动力学方程包括：

4.根据权利要求3所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述扩张状态观测器包括：

5.根据权利要求4所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述运用反馈控制律，结合观测器估计扰动、当前车辆的需求车速、当前pid控制器输出的扭矩计算出需求扭矩，包括：

6.根据权利要求5所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述利用pt滤波器对需求扭矩进行滤波处理，包括：

7.根据权利要求2所述的线性主动抗干扰车速控制方法，其特征在于，所述巡航进入车速的下限值为25kph，巡航进入车速的上限值为90kph。

8.一种线性主动抗干扰车速控制系统，其特征在于，包括：

9.一种线性主动抗干扰车速控制装置，其特征在于，包括：

10.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有线性主动抗干扰车速控制程序，所述线性主动抗干扰车速控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项权利要求所述的线性主动抗干扰车速控制方法的步骤。

技术总结本发明提出的一种线性主动抗干扰车速控制方法、系统、装置及介质，所述方法包括：获取当前车辆的需求车速和实际车速；基于经过简化处理的车辆纵向动力学方程进行建模，生成扩张状态观测器；根据车辆的实际车速，利用扩张状态观测器生成观测器估计扰动；运用反馈控制律，结合观测器估计扰动、当前车辆的需求车速、当前PID控制器输出的扭矩计算出需求扭矩；利用PT滤波器对需求扭矩进行滤波处理；根据滤波处理后的需求扭矩控制车速。本发明解决了因PID追车速导致的抗外扰能力差及扭矩波动大和频繁的问题。提高了巡航驾驶的舒适性和节油性。技术研发人员：任广霄,翟霄雁,任宪丰,朱汉卿,宋吉鑫,秦涛受保护的技术使用者：中国重汽集团济南动力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15