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原文传递一种均衡风缸压力的控制方法及其控制系统

专利名称：	一种均衡风缸压力的控制方法及其控制系统
摘要：	本发明公开了一种均衡风缸压力的控制方法及其控制系统，该控制方法获取均衡风缸的压力目标值以及采集当前时刻均衡风缸的压力实测值；利用混合逻辑动态模型获得未来有限时间内的压力预测值；再根据均衡风缸的预测压力与目标压力之间的差值，优化均衡风缸压力跟踪和充风阀、排风阀的开关次数的性能指标使得该性能指标最小化，得到输出控制量包括当前时刻充风阀以及排风阀的开闭状态变化量，开闭状态变化量表示充风阀以及排风阀在当前时刻相较于前一时刻的开关变化；最后根据输出控制量控制均衡风缸的充风阀及排风阀的开闭，调节均衡风缸的压力，本发明在有效实现均衡风缸压力的精确控制的同时降低充风阀和排风阀的开关次数，延长电磁阀的使用寿命。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	彭军;武悦;张晓勇;杨迎泽;张瑞;陈彬;黄志武;蒋富;刘伟荣;李恒
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910620251.2
公开号：	CN110281895A
代理机构：	长沙市融智专利事务所(普通合伙)
代理人：	姚瑶
分类号：	B60T13/68(2006.01);B;B60;B60T;B60T13
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种均衡风缸压力的控制方法，其特征在于：包括如下步骤： S1：获取均衡风缸的压力目标值以及采集当前时刻均衡风缸的压力实测值； S2：判断当前时刻的压力目标值与压力实测值是否相等，若相等，保持压力不变；若不等，执行步骤S3； S3：将当前时刻的压力目标值与压力实测值作为输入变量，并基于混合逻辑动态模型以及系统优化性能指标函数进行预测控制得到输出控制量；其中，所述混合逻辑动态模型是根据均衡风缸连续的压力值以及充风阀、排风阀离散的二值开关状态的混合特性构建的MLD模型，系统优化性能指标函数为以均衡风缸的实际压力达到压力目标值并减少充风阀和排风阀开关次数为目标的优化函数；得到的输出控制量包括当前时刻充风阀以及排风阀的开闭状态变化量，所述开闭状态变化量表示充风阀以及排风阀在当前时刻相较于前一时刻的开关变化； S4：根据输出控制量控制均衡风缸的充风阀以及排风阀的开闭。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统优化性能指标函数如下： s.t.(2) 式中，J表示优化性能指标，Qp为压力预测值与压力目标值之间误差的惩罚函数，当前时刻的压力预测值等于当前时刻的压力实测值；Qs为充风阀和排风阀切换的惩罚函数，Np是预测时域，Nc是控制时域，l表示步长，Pc(k+l\|k)表示在当前k时刻预测时k+l时刻的压力预测值，Pd(k+l\|k)表示在当前k时刻预测时k+l时刻的压力目标值，Δu1(k+l\|k)表示在当前k时刻预测时k+l时刻的充风阀的开闭状态变化量，Δu2(k+l\|k)表示在当前k时刻预测时k+l时刻的排风阀的开闭状态变化量，\|\|·\|\|1表示1范数，qp、qs1和qs2为惩罚系数，R为实数，δT(k+Nc-1\|k)表示在当前k时刻预测时k+Nc-1时刻的二值辅助变量，zT(k+Nc-1\|k)表示在当前k时刻预测时k+Nc-1时刻的连续辅助变量，所述混合逻辑动态模型表示k+1时刻的压力预测值与k时刻的压力实测值、k时刻的二值辅助变量、连续辅助变量、充风阀和排风阀的开关状态变化量关系。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合逻辑动态模型如下：式中，x(k)＝[Pc(k) u1(k-1) u2(k-1)]T，u1(k),u2(k)∈{0,1}，Δu1(k)＝u1(k)-u1(k-1)，Δu2(k)＝u2(k)-u2(k-1)；其中，Pc(k)表示k时刻的压力预测值，当前时刻的压力预测值等于当前时刻的压力实测值，u1(k-1)表示k-1时刻充风阀的开闭状态，u2(k-1)表示k-1时刻排风阀的开闭状态，Δu1(k)表示k时刻充风阀的开闭状态变化量，Δu2(k)表示k时刻排风阀的开闭状态变化量，1表示电磁阀开，0表示电磁阀关闭，δ(k)表示k时刻的二值辅助变量，z(k)表示k时刻的连续辅助变量，A,B1,B2,B3,E1,E2,E3,E4,E5均为系数矩阵。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中采用混合整数线性规划问题方法求解优化性能指标函数得到输出控制量。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：均衡风缸的压力实测值是基于压力传感器监测得到，压力传感器输出电流值与压力实测值的关系如下： Pcur＝(Isample-12221)*1000/48884 其中，Isample表示压力传感器的输出电流值，Pcur表示压力实测值。 6.一种基于权利要求1-5任一项所述方法的控制系统，其特征在于：设有电子制动控制单元和压力传感器，所述电子制动控制单元包括模拟板、控制板和DIO板；其中，所述压力传感器设于均衡风缸并与所述电子制动单元的模拟板连接，用于采集均衡风缸的压力实测值；所述模拟板与控制板连接，用于采集压力传感器的模拟量信号并得到压力实测值，再传输给控制板；所述控制板根据当前时刻均衡风缸的压力目标值以及压力实测值采用步骤S2和S3的方法得到输出控制量；所述DIO板与所述控制板连接，用于根据输出控制量控制均衡风缸上充风阀以及排风阀的开闭。 7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述模拟板为16位AD采样的模拟板，压力传感器的输出电流值的范围为[4mA，20mA]，其中，4mA电流对应0kPa压力，20mA电流对应1000kPa压力。 8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：还包括均衡风缸、排风阀、充风阀以及风源系统，所述充风阀连接均衡风缸以及风源系统，所述排风阀连接均衡风缸以及大气，所述均衡风缸通过压力传感器与电子制动控制单元形成闭环连接。
所属类别：	发明专利