基于智能汽车制动执行器失效的容错控制策略研究

发布时间：2020-09-07 16:52

　　无论是传统汽车还是智能汽车,制动系统是保障乘客出行安全和道路交通顺畅的最为重要的关键技术之一。线控技术是智能汽车的核心组成部分,线控技术的不断突破和发展将促进智能驾驶时代的早日到来。对于汽车、航天器、核电站、化工厂等对安全性能有较高要求的系统而言,设计一套兼具可靠性、安全性和容错性的控制系统是十分必要的,它能够容忍零部件的潜在故障,在出现这种故障时,能够维持系统的稳定性与可靠性。本文的研究工作围绕智能车执行器突然失效工况下的容错控制问题展开,主要研究内容如下:(1)贝叶斯网络是一种针对于不确定性问题的基于概率论思想的机器学习算法,本文将贝叶斯网络相关理论方法应用于线控制动系统执行器的失效问题研究,设计基于BBW系统不确定执行器故障的贝叶斯网络诊断方法。(2)课题研究车辆平面运动,选取车辆质心的纵向速度、侧向速度和横摆角速度为目标控制变量,拟对智能汽车的线控制动系统的四个车轮的制动力进行分配和补偿,由于在行驶过程中不同状态变量存在相互耦合的情况,本文建立了面向控制的七自由度非线性动力学车辆模型。(3)基于BBW系统制动执行器失效问题设计相应的双层主动容错控制策略,上层是结合面向控制的非线性七自由度车辆动力学模型,以参考模型中的横摆角速度和质心侧偏角为理想参考值,基于滑模控制方法设计的运动控制器;下层采用非迭代重构控制分配方法,用轮胎利用率表征轮胎与路面的附着力对附着圆的利用程度,选取四个车轮的轮胎利用率的加权平方和作为优化控制目标,求解该目标函数的最小化即可获得最优的轮胎力重构再分配方案。(4)从理论层面分析该双层主动容错控制策略对单轮部分失效、单轮完全失效、双轮同侧部分失效、双轮异侧部分失效、双轮异侧完全失效、三轮部分失效、四轮部分失效这7种失效工况容错控制的可行性。根据不同失效模式(1轮、2轮、3轮、4轮)和失效程度(部分失效和完全失效)分别设计其对应最优控制分配方案。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.5
【部分图文】：

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通过总线统一传输给中央控制器，由中央电脑进行计算对应的执行器按照飞行员的意图进行机械运动，实现飞行员对所驾［９１。汽车线控技术（ＸＢＷ）正是将这套技术应用于智能汽车的控制领的汽车底盘结构和液压油路布置，以总线和电子执行器（电机、电。将来自驾驶人员的控制指令（踩下或释放加速或减速控制踏板、转作）转变成电信号，通过车载总线传输给中央控制器，再由中央控制控制指令，实现驾驶员对汽车的加减速、转向或其他的一些操作控从２０实际９０年代起，与汽车线控技术相关的研究课题在各零部件主机厂相继展开，与制动系统相关的汽车线控制动（Ｂｒａｋｅ－Ｂｙ－Ｗｉｒｅ，取得了阶段性的进展。线控制动系统（ＢＢＷ）根据其执行器结构主要电子液压式制动系统（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋Ｂｒａｋｉｎｇ，邋ＥＨＢ）和电子机械式ｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋Ｂｒａｋｉｎｇ，邋ＥＭＢ）。ＥＨＢ仍保留了部分液压传动系统，动的滞后性等缺点，而ＥＭＢ取消了液压油泵和管道等组成部分，结构总成｜１Ｇ｜。如下图所示，一套完整的汽车ＢＢＷ系统主要由以下：逡逑

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基于知识的故障诊断方法，由于知识集也是存在不准确、不完整的问题，故障症逡逑状与故障原因之间的相互关系也是不确定的。本文将当前故障诊断方法分为如下逡逑几类，如图１．２所示。逡逑（１）

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括执行器、系统本身和传感器）做出反应，根据ＦＤＤ的实时信息对控制器进行重逡逑新配置。“主动”代表通过重构算法自主采取相应纠正措施，来容忍被检测到的逡逑系统故障，从而保证整体系统的基本性能。如图１．３所示，主动容错控制（ＡＦＴＣ）逡逑系统是由故障识别诊断模块、重构控制器和控制律重构机制三部分组成，这三个逡逑部分相互协调配合保证整体系统的稳定性和可靠性１２４】。逡逑因此，主动容错控制策略的设计目标是：逡逑（１）

【参考文献】