電動(dòng)汽車的不對等式變周期動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)化控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車控制領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車的不對等式變周期動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng) 絡(luò)化控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著節(jié)能、環(huán)保以及技術(shù)轉(zhuǎn)型的需要，電動(dòng)汽車近年來迎來很大發(fā)展。作為電動(dòng)汽 車核心部件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，具有控制精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)勢， 因此近年來，通過主動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)無離合式換擋、車輪防滑轉(zhuǎn)、車輛直接橫擺力矩控 制等強(qiáng)實(shí)時(shí)性動(dòng)力和底盤控制相關(guān)技術(shù)被相繼提出。此類新的控制技術(shù)在車輛上的集成應(yīng) 用必將會(huì)給電動(dòng)汽車技術(shù)水平的提升帶來很大潛力，同時(shí)也意味著將會(huì)有更多的電子控制 部件需要實(shí)現(xiàn)互連集成。
[0003] 另一方面隨著智能傳感器技術(shù)、智能執(zhí)行器技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、汽車電子技術(shù)和 汽車集成控制理論的發(fā)展，汽車控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代已經(jīng)到來。為了提升汽車的技術(shù)水 平和產(chǎn)品性能，當(dāng)前高端汽車中采用的EOJ-Electronic Control Unit個(gè)數(shù)越來越多，某些 汽車上已經(jīng)高達(dá)70多個(gè)，這些ECU通過共享不同的傳感器信號(hào)來實(shí)現(xiàn)不同的控制功能；同時(shí) 由于在開放性、模塊化、互換性方面的巨大優(yōu)勢，采用智能化的傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)傳感 器-車輛控制器、車輛控制器-執(zhí)行器之間即反饋通道和前向通道均通過車載網(wǎng)絡(luò)互連成為 汽車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的趨勢。J.Y0NG等在文獻(xiàn)(Heuristic resource allocation and scheduling method for distributed automotive control systems, International Journal of Automotive Technology,2013)中提出了一種針對這種傳感器與執(zhí)行器均通 過網(wǎng)絡(luò)和控制器交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)汽車控制功能的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)方法，極大地推進(jìn)汽車控制系統(tǒng) 的雙通道式的網(wǎng)絡(luò)化。隨著CAN總線技術(shù)的推廣，采用CAN車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)反饋通道和前向通 道互連成為汽車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的主流型式。
[0004] 鑒于諸多電子控制部件的互連集成需要以及CAN網(wǎng)絡(luò)在汽車網(wǎng)絡(luò)化控制中的成 功，采用CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車動(dòng)力和底盤控制系統(tǒng)的雙通道互連集成成為常態(tài)。X.ZHU等 在文獻(xiàn)（Robust contro 1 of i ntegrated motor-transmission power-train system over controller area network for automotive applications,Mechanical Systems and Signal Processing,2015)中提出了一種采用CAN實(shí)現(xiàn)了雙通道互連的電機(jī)-變速器集 成控制技術(shù)。但是，該文獻(xiàn)也同時(shí)指出：雙通道網(wǎng)絡(luò)的使用會(huì)帶來額外的問題，如由于網(wǎng)絡(luò) 帶寬受限、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量大導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)給車輛控制性能的監(jiān)測實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)響 應(yīng)的快速性帶來了很大影響、嚴(yán)重降低了系統(tǒng)控制性能、甚至可能造成系統(tǒng)失穩(wěn)。該文獻(xiàn)提 出了一種魯棒控制方法，通過將網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的影響轉(zhuǎn)換為擾動(dòng)，采用魯棒方法處理擾動(dòng) 對系統(tǒng)的影響，一定程度上保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但魯棒方法具有保守性，對系統(tǒng)控制性能 監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)響應(yīng)的快速性等動(dòng)態(tài)特性不提供保證。同時(shí)該方法對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量 降低問題不關(guān)注，故對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的抑制問題改善有限，且不利于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)擴(kuò)展。因 此，該方法不能滿足電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)化控制發(fā)展的實(shí)際需要。
[0005] 目前可查的基于CAN的電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)文獻(xiàn)中，為了確保系統(tǒng)控制性能 監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性還有變優(yōu)先級(jí)法。Z.Shui等人在文獻(xiàn)（"Lateral motion control for four-wheel-independent-drive electric vehicles using optimal torque allocation and dynamic message priority scheduling^,Control Engineering Practice,2014)中提出了一種基于模型決策的優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，通過優(yōu) 先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)一定程度上改善了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)對系統(tǒng)控制響應(yīng)快速性的影響，但該方法對 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量過大問題不關(guān)注，故對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)抑制問題的改善有限，同時(shí)也不利于 網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的擴(kuò)展。此外該方法具體面向的是僅在前向通道采用CAN網(wǎng)絡(luò)而反饋通道采用 專線直接連接的單通道式車輛網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，其相比雙通道式復(fù)雜程度相對較低。
[0006] 目前可查的其它基于CAN的雙通道式網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)文獻(xiàn)中，為了確保控制性能 監(jiān)測的實(shí)時(shí)性，提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性通常通過縮短采樣周期的方法，這樣將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳輸量的大幅增加，占用過多的網(wǎng)絡(luò)資源，甚至?xí)斐删W(wǎng)絡(luò)擁堵。而為了降低周期縮短 帶來的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量增加，D.Yue等在文獻(xiàn)(A Delay System Method for Designing Event-Triggered Controllers of Networked Control Systems, IEEE Transactions on Automatic C〇ntr〇l，2013)中提出了一種基于系統(tǒng)狀態(tài)變化門限的事件觸發(fā)型變采樣周期 方法，該方法通過在傳感器端設(shè)置基于門限的事件觸發(fā)模塊并通過該模塊監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)采 樣值的變化，只有當(dāng)變化值達(dá)到設(shè)定的門限值時(shí)，傳感器端才會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送本次采樣數(shù)據(jù) 并進(jìn)而完成一次控制，否則不向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，如此可以有效降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，并 保證控制系統(tǒng)對系統(tǒng)狀態(tài)變化的快速響應(yīng)。但此方法的缺陷是不能保證控制系統(tǒng)對控制器 端控制性能狀態(tài)變化的快速監(jiān)測和實(shí)時(shí)控制。
[0007] 現(xiàn)有的上述方法都具有一定的局限性，不能滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、對系統(tǒng)控制性能 監(jiān)測和系統(tǒng)響應(yīng)快速性要求高的電動(dòng)汽車動(dòng)力和底盤網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車的不對等式變周期動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)化控制裝 置，用于抑制網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)對系統(tǒng)控制性能監(jiān)測和系統(tǒng)響應(yīng)快速的影響，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)傳輸量。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明的電動(dòng)汽車的不對等式變周期動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)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，其中調(diào)度器模塊又包含周期調(diào)度模塊、優(yōu)先級(jí)調(diào)度模 塊和調(diào)度綜合模塊;車輛的傳感器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與比較模塊連接，比較模塊與控制器模塊和 周期調(diào)度模塊連接，周期調(diào)度模塊與優(yōu)先級(jí)調(diào)度模塊連接，周期調(diào)度模塊、優(yōu)先級(jí)調(diào)度模塊 還與調(diào)度綜合模塊連接，調(diào)度綜合模塊、控制器模塊還分別與綜合模塊連接;綜合模塊通過 CAN網(wǎng)絡(luò)與車輛各執(zhí)行器連接；
[0011]所述比較模塊根據(jù)接收的傳感器信息以及駕駛員命令產(chǎn)生控制性能參數(shù)；
[0012] 所述控制器模塊根據(jù)比較模塊產(chǎn)生的控制性能參數(shù)產(chǎn)生控制命令；
[0013] 所述周期調(diào)度模塊根據(jù)控制性能參數(shù)，確定控制命令的發(fā)送周期，發(fā)送周期的配 置原則為:控制性能參數(shù)表征的控制性能越差時(shí)，控制命令的發(fā)送周期越?。环粗?，控制命 令的發(fā)送周期越大；
[0014] 所述優(yōu)先級(jí)調(diào)度模塊采用固定優(yōu)先級(jí)或變優(yōu)先級(jí)的方式確定控制命令發(fā)送的優(yōu) 先級(jí)，其中固定優(yōu)先級(jí)是指控制命令的發(fā)送優(yōu)先級(jí)確定后一直保持不變;變優(yōu)先級(jí)指的是 基于周期調(diào)度模塊產(chǎn)生的控制命令發(fā)送周期確定各個(gè)控制命令的優(yōu)先級(jí)，其原則為:控制 命令的發(fā)送周期越大，分配的優(yōu)先級(jí)越低;反之發(fā)送周期越小，分配的優(yōu)先級(jí)越高；
[0015] 所述調(diào)度綜合模塊根據(jù)周期調(diào)度模塊產(chǎn)生的發(fā)送周期和優(yōu)先級(jí)調(diào)度模塊產(chǎn)生的 發(fā)送優(yōu)先級(jí)，產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)度命令；
[0016] 所述綜合模塊根據(jù)調(diào)度綜合模塊產(chǎn)生的調(diào)度命令，將控制器模塊產(chǎn)生的控制命令 按照其對應(yīng)的發(fā)送周期和優(yōu)先級(jí)通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至對應(yīng)的執(zhí)行器，由此實(shí)現(xiàn)車輛的網(wǎng)絡(luò) 化控制。
[0017] 較佳的，所述的周期調(diào)度模塊采用靜態(tài)分段式策略確定控制命令發(fā)送周期：
[0018] 首先確定系統(tǒng)控制性能綜合評價(jià)指標(biāo)的可能變化范圍，將該變化范圍分成N段，同 時(shí)選取控制命令可用的N種發(fā)送周期；
[0019] 然后將控制性能綜合評價(jià)指標(biāo)的各個(gè)分段與對控制命令的N種發(fā)送周期一一對 應(yīng);其中，N為大于或等于2的整數(shù)；
[0020] 最后，通過在線計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的控制性能綜合評價(jià)指標(biāo)值即可得出對應(yīng)的周期 值，采用該周期值發(fā)送對應(yīng)的控制命令。
[0021] 較佳的，車輛控制性能綜合評價(jià)指標(biāo)為：
[0022] Qc = kie+k2 Δ e ；
[0023] 其中，e為所述比較模塊獲得的控制性能參數(shù)目標(biāo)值與實(shí)際值間的誤差向量；Δ e 為所述比較模塊獲得的控制性能參數(shù)誤差變化向量，kl和k2分別為權(quán)重系數(shù)。
[0024] 較佳的，所述周期調(diào)度模塊采用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)策略確定所述發(fā)送周期：（1)首先根據(jù)采 樣周期對控制性能的影響規(guī)律，制定調(diào)度算法和策略，（2)基于控制性能誤差、誤差變化量 參數(shù)，利用調(diào)度算法和策略實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)