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CN110703589B - 一种基于双pid控制算法的下层控制器控制策略 - Google Patents

一种基于双pid控制算法的下层控制器控制策略 Download PDF

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CN110703589B
CN110703589B CN201910994055.1A CN201910994055A CN110703589B CN 110703589 B CN110703589 B CN 110703589B CN 201910994055 A CN201910994055 A CN 201910994055A CN 110703589 B CN110703589 B CN 110703589B
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China
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金晓峰
姜赟程
刘兆勇
沈继伟
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Shanghai Gelubo Industry Co ltd
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Shanghai Gelubo Industry Co ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

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Abstract

本发明涉及一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：S1：根据上层ACC控制器计算得出的期望加速度进行判断，进行加速控制或者减速控制；利用加减速切换机制进行变速保障无顿挫；S2：将实际加速度与期望加速度差值作为系统误差，计算出控制量进行控制，加速与减速控制分别采用两套不同参数的PID控制；S3：保障S1中加减速切换顺畅及无顿挫杆，设定有前车车速或期望车速与自车车速之差的死区，超出死区进行加速或减速状态的重置；本发明中采用两套PID控制模型并联调控，通过考虑到期望加速度与实际加速度之间的时间延长和增益，解决驾驶员因加速过程中产生顿挫感的舒适性问题。

Description

一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略
技术领域
本发明涉及自适应巡航下层控制器的控制技术领域，尤其涉及一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略。
背景技术
高级驾驶辅助系统（ADAS）自20世纪90年代以来一直是个热门的话题。ADAS系统不仅在车辆偏离当前车道或者有撞车的危险时未驾驶员提供警告信号，也可以在底盘线控系统的支持下，通过控制转向、制动和油门来主观地干预车辆的操控。
自适应巡航控制系统（ACC）是ADAS系统各大功能中的子功能之一。ACC是一种基于传感器识别技术而诞生的智能巡航控制，目的是通过车辆纵向运动进行自动控制，以减轻驾驶员的长时间带来的疲劳感，保障行车安全，并通过简单的方式为驾驶员提供辅助驾驶支持。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统或线控制动系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于双PID并联控制算法的ACC下层控制器控制策略，能够通过期望加速度与实际加速度之间的时间延长和增益，解决驾驶员因加速过程中产生顿挫感的舒适性问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略，其创新点在于：具体控制策略如下：
S1：根据上层ACC控制器计算得出的期望加速度进行判断，进行加速控制或者减速控制；利用加减速切换机制进行变速保障无顿挫；
S2：将实际加速度与期望加速度差值作为系统误差，计算出控制量进行控制，加速与减速控制分别采用两套不同参数的增量式PID控制；
S3：保障S1中加减速切换顺畅及无顿挫感，设定有前车车速或期望车速与自车车速之差的死区，超出死区进行加速或减速状态的重置。
进一步的，所述S1中加速控制在期望加速度值为正时，进行油门开度PID控制；减速控制在期望加速度为负时，判断期望加速度的数值，进行主缸压力PID控制或通过发动机拖拽，进行怠速控制；
进一步的，所述S1中加减速切换机制为：期望加速度为负值时，将切换至减速状态，并设定有最小减速度值；期望加速度为零时，油门开度将呈阶梯式陡降，最低至最小阈值的0.88倍；期望加速度为正时，将切换至加速状态，并设定有最大加速度值。
进一步的，所述S3中前车速度或期望车速与自车车速之差在1kph以内将不触发减速控制，发动机扭矩将缓降，将自车速度维持并接近于期望车速。
进一步的，所述S1中为保障加速状态切换至减速状态时，不损伤发动机以及制动器，将对加速控制进行重置，反之亦然；并为保证驾驶舒适性，并非直接将发动机扭矩置零，而是将加速控制的重置，发动机扭矩将呈阶梯式的线性降低，直至最小发动机扭矩阈值，并进入制动减速状态；触发重置的条件有以下三项：期望加速度、死区的重置命令、下层控制器开关。
本发明的优点在于：
1）本发明中采用两套增量式PID控制模型并联调控，PID控制其优点在于：原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感，非常适用于环境恶劣的环境；通过考虑到期望加速度与实际加速度之间的时间延长和增益，执行机构需要控制量的增量，采用增量式PID控制效果最佳，解决驾驶员因加速过程中产生顿挫感的舒适性问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略的发动机扭矩示意图。
图2为本发明的一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略的ACC上、下层控制器交互逻辑原理图。
图3为本发明的一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略的控制逻辑图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1至图3所示的一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略，具体控制策略如下：
S1：根据上层ACC控制器计算得出的期望加速度进行判断，进行加速控制或者减速控制；利用加减速切换机制进行变速保障无顿挫；
S2：将实际加速度与期望加速度差值作为系统误差，计算出控制量进行控制，加速与减速控制分别采用两套不同参数的PID控制；
S3：保障S1中加减速切换顺畅及无顿挫杆，设定有前车车速或期望车速与自车车速之差的死区，超出死区进行加速或减速状态的重置。
S1中加速控制在期望加速度值为正时，进行油门开度PID控制；减速控制在期望加速度为负时，主缸压力PID控制或通过发动机拖拽，进行怠速控制；
S1中加减速切换机制为：期望加速度为负值时，将切换至减速状态；期望加速度为零时，油门开度将呈阶梯式陡降，最低至最小阈值的0.88倍；期望加速度为正时，将切换至加速状态，并设定有节气门最大阈值。
S3中前车速度或期望车速与自车车速之差在1kph以内将不触发减速控制，发动机扭矩将缓降，将自车速度维持并接近于期望车速。
S1中为保障加速状态切换至减速状态时，不损伤发动机以及制动器，将对加速控制进行重置，反之亦然；并为保证驾驶舒适性，并非直接将发动机扭矩置零，而是将加速控制的重置，发动机扭矩将呈阶梯式的线性降低，直至最小发动机扭矩阈值，并进入制动减速状态；触发重置的条件有以下三项：期望加速度、死区的重置命令、下层控制器开关。
本发明的原理：输入模拟期望加速度值为正值，下层控制器通过控制发动机扭矩，进行加速控制，并逐渐达到期望加速度值，但不会超过最大阈值；可根据实际加速度曲线判断加速状态。
输入模拟期望加速度值为负值，下层控制器通过控制发动机拖拽或主缸压力，进行减速控制，当发动机扭矩达到最小阈值后，进行制动器制动，根据期望减速度和实际减速度之差，调节制动力大小，并短时间内达到期望减速度，但不会超过最大制动力；可根据实际减速度状态判断减速状态。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于双PID控制算法的下层控制器控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：
S1：根据上层ACC控制器计算得出的期望加速度进行判断，进行加速控制或者减速控制；利用加减速切换机制进行变速保障无顿挫；
S2：将实际加速度与期望加速度差值作为系统误差，计算出控制量进行控制，加速与减速控制分别采用两套不同参数的增量式PID控制；
S3：保障S1中加减速切换顺畅及无顿挫感，设定有前车车速或期望车速与自车车速之差的死区，超出死区进行加速或减速状态的重置；
所述S1中加速控制在期望加速度值为正时，进行油门开度PID控制；减速控制在期望加速度为负时，判断期望加速度的数值，进行主缸压力PID控制或通过发动机拖拽，进行怠速控制；
所述S1中加减速切换机制为：期望加速度为负值时，将切换至减速状态，并设定有最小减速度值；期望加速度为零时，油门开度将呈阶梯式陡降，最低至最小阈值的0.88倍；期望加速度为正时，将切换至加速状态，并设定有最大加速度值；
所述S3中前车速度或期望车速与自车车速之差在1kph以内将不触发减速控制，发动机扭矩将缓降，将自车速度维持并接近于期望车速；
所述S1中为保障加速状态切换至减速状态时，不损伤发动机以及制动器，将对加速控制进行重置，反之亦然；并为保证驾驶舒适性，并非直接将发动机扭矩置零，而是将加速控制的重置，发动机扭矩将呈阶梯式的线性降低，直至最小发动机扭矩阈值，并进入制动减速状态；触发重置的要素有以下三项：期望加速度、死区的重置命令、下层控制器开关。
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