一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)速環(huán)控制的自動泊車系統(tǒng)研究
舒?暉(奇瑞新能源汽車股份有限公司,安徽?蕪湖?241002)
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202005/413607.htm摘?要:基于某純電動汽車,針對自動泊車系統(tǒng)的停車問題,提出了一種電機(jī)轉(zhuǎn)速控制策略。低速下,電驅(qū)動系統(tǒng)接收整車控制器的轉(zhuǎn)速模式和轉(zhuǎn)速命令,實現(xiàn)泊車入位;通過臺架測試和實車驗證,轉(zhuǎn)速控制提高了停車的平穩(wěn)性,減少了自動泊車制動的硬件成本。
關(guān)鍵詞: 電動汽車;自動泊車;轉(zhuǎn)速控制
0 引言
隨著工業(yè)飛速的發(fā)展 [1-2] ,汽車逐漸成為人們工作與生活的重要組成部分,汽車市場保有量的增加以及城市建筑設(shè)施的不斷擴(kuò)增,不僅導(dǎo)致交通擁堵,汽車平均分配的停放空間也在逐漸縮小;復(fù)雜的停車環(huán)境和狹窄的停車位,為新手駕駛員的安全停車帶來了極大的困擾,增加了停車過程中的風(fēng)險,自動泊車系統(tǒng)在汽車中的實際應(yīng)用很好地解決了這一難題,提高了駕駛的安全性和舒適性。
為了提高人們停車的便利性,節(jié)約停車時間,近年來大量研究人員在自動泊車系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行了充分的研究。左培文等 [3-4] 分析了自動泊車系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,并對自動泊車系統(tǒng)的技術(shù)趨勢和市場規(guī)模進(jìn)行了前景分析。有人 [5-8] 對自動泊車系統(tǒng)的架構(gòu)和功能進(jìn)行了介紹,重點分析了自動泊車系統(tǒng)的路徑規(guī)劃和路徑跟蹤。林輝 [9] 等針對自動泊車應(yīng)用中車位搜索和車輛位置獲取困難的問題提出了一種基于機(jī)器視覺的智能泊車系統(tǒng),大大提高了停車效率及停車場的利用率。張微 [10] 等研究了特定場景下的自動泊車技術(shù),重點分析了室內(nèi)停車場環(huán)境下的自主代客泊車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。
本文以某電動汽車為基礎(chǔ),主要研究了自動泊車過程電驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)的控制策略,通過臺架測試初步確認(rèn)電機(jī)控制系統(tǒng)PI參數(shù),并經(jīng)過實車測試修正,提高了低速起步和停車過程的平滑性。
1 自動泊車系統(tǒng)
自動泊車系統(tǒng)是汽車高級輔助駕駛系統(tǒng)的重要組成部分,主要由環(huán)境感知系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大部分組成,如圖1所示。環(huán)境感知系統(tǒng)利用攝像頭、雷達(dá)等感知車輛周圍的環(huán)境和車輛位置信息;中央控制系統(tǒng)處理環(huán)境感知信息,更新泊車軌跡規(guī)劃并確認(rèn)自動泊車策略;執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)中央控制系統(tǒng)的命令,控制轉(zhuǎn)向和動力輸出,實現(xiàn)自動泊車。
如圖2所示,自動泊車過程主要分為三部分:環(huán)境感知系統(tǒng)確認(rèn)泊車位置。中央控制系統(tǒng)制定泊車策略,開始泊車。執(zhí)行系統(tǒng)控制車輛泊入車位,調(diào)整位置。
2 轉(zhuǎn)速控制策略
如圖3所示為基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動泊車系統(tǒng)。開始泊車時,中央控制器根據(jù)軌跡規(guī)劃和泊車策略請求整車車速;整車控制器依據(jù)整車參數(shù)計算電機(jī)轉(zhuǎn)速,請求驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)入轉(zhuǎn)速模式,并請求轉(zhuǎn)速命令;電驅(qū)動系統(tǒng)響應(yīng)整車命令,對接收的轉(zhuǎn)速命令進(jìn)行濾波處理,防止轉(zhuǎn)速突變引起PI超調(diào);最終實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速泊車入位。
3 實車測試
3.1 臺架測試
如圖4所示進(jìn)行臺架測試,確認(rèn)電驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)PI參數(shù),使電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠穩(wěn)定運行,轉(zhuǎn)速精度控制在15 rpm以內(nèi)。
試驗條件如下:
電源電壓為額定電壓345 V
冷卻水溫30 ℃,流量8 L/min
AVL臺架工作在轉(zhuǎn)矩環(huán),作為負(fù)載;電驅(qū)動系統(tǒng)工作在轉(zhuǎn)速環(huán),給定目標(biāo)轉(zhuǎn)速。通過比較各負(fù)載下實際轉(zhuǎn)速的波動以及與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差值,標(biāo)定一組合理的PI參數(shù)用于整車調(diào)試。圖5、圖6分別是給定轉(zhuǎn)速500 rpm、1500 rpm,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為125 Nm(峰值轉(zhuǎn)矩)下臺架實測轉(zhuǎn)速曲線,轉(zhuǎn)速波動在15 rpm以內(nèi),滿足轉(zhuǎn)速控制精度要求。
3.2 整車測試
根據(jù)轉(zhuǎn)速控制策略和臺架實驗參數(shù),確認(rèn)初版軟件,進(jìn)行整車測試。以下為具體測試內(nèi)容:
確保電驅(qū)動 系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)整車轉(zhuǎn)速命令,調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)腜I;
在加速、制動過程中,電機(jī)轉(zhuǎn)速不超調(diào),轉(zhuǎn)速曲線平滑,不劇烈波動;
停車過程沒有電機(jī)異響,保持靜止時電機(jī)沒有打齒聲音。
經(jīng)過以上測試,對轉(zhuǎn)速控制策略進(jìn)行如下限制:
高轉(zhuǎn)速緊急制動到低轉(zhuǎn)速時,電驅(qū)系統(tǒng)內(nèi)部增加過渡轉(zhuǎn)速,避免PI調(diào)節(jié)對象變化過快導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào),整車出現(xiàn)晃動;
PI分段調(diào)節(jié),高轉(zhuǎn)速時使用大PI參數(shù),保證快速響應(yīng);低速(接近零速)時使用小PI,減小PI調(diào)節(jié)輸出,降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)正負(fù)跳變的頻率,減小電機(jī)打齒的聲音。
圖7-圖9分別是電機(jī)轉(zhuǎn)速從28 rpm(0.4 km/h)到289 rpm(4 km/h)的加速過程、保持289 rpm的勻速過程以及289 rpm到28 rpm的制動過程。
實測結(jié)果表明,基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動泊車系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整車的加速、勻速、制動過程,且電機(jī)轉(zhuǎn)速波動小,曲線平滑,整車感受舒適,滿足性能要求。
4 結(jié)論
本文提出了一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動泊車系統(tǒng),電驅(qū)動系統(tǒng)實時響應(yīng)整車控制器的轉(zhuǎn)速請求,實現(xiàn)整車的驅(qū)動制動,降低了執(zhí)行系統(tǒng)制動的硬件需求。通過臺架和整車測試,結(jié)果表明,該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)整車加速、勻速、制動過程,維持整車平穩(wěn)運行,提高整車的控制精度,實現(xiàn)精準(zhǔn)泊車。
參考文獻(xiàn):
[1] 謝寧猛. 基于模型預(yù)測控制的平行泊車系統(tǒng)研究[J]. 智能網(wǎng)聯(lián)汽車, 2019(02).
[2] 李海娟, 龔博. 淺析自動泊車系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用[J]. 淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2018(05).
[3] 左培文, 孟慶闊, 李育賢. 自動泊車系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J].上海汽車, 2017(02).
[4] 陳天殷. 自主泊車系統(tǒng) APS的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 汽車電器,2018(09).
[5] 陶逸群, 王小龍, 王洋. 基于多段路徑規(guī)劃的自動泊車系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 工業(yè)控制計算機(jī), 2019(02).
[6] 趙海龍, 崔巍, 楊盼盼. 自動泊車系統(tǒng)泊車軌跡跟蹤研究[J]. 智能網(wǎng)聯(lián)汽車, 2019(07).
[7] 黃江, 魏德奎, 秦良艷, 李攀, 杜軍. 自動泊車系統(tǒng)路徑規(guī)劃與跟蹤控制方法研究[J]. 汽車技術(shù), 2019(08).
[8] 穆加彩, 張振東, 管登詩, 朱敏杰, 董旭峰, 繞宏宇. 自動泊車系統(tǒng)路徑規(guī)劃與控制研究. 軟件導(dǎo)刊, 2017(05).
[9] 林輝, 蔡秉華, 張藝彬, 蔡嘉安, 許文強(qiáng). 基于機(jī)器視覺的智能泊車系統(tǒng). 韶關(guān)學(xué)院學(xué)報, 2019(06).
[10] 張微, 華一丁, 臧晨, 李鑫慧, 唐風(fēng)敏, 郭蓬. 面向室內(nèi)停車場的自主代客泊車關(guān)鍵技術(shù)研究. 汽車電器, 2019(08).
?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a(chǎn)品世界》2020年第06期第59頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。)
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