CN115235786A - 一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法，该方法包括：仿真计算左测功机和右测功机的目标转速，并测量左测功机和右测功机的实际转速；根据目标转速和实际转速分别计算左测功机和右测功机的目标转矩；根据左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制左测功机和右测功机运行。本发明可有效消除网络延时对车辆台架同步负载模拟控制的影响，大幅提升网络化车辆台架同步负载模拟性能。并且从软件层面解决了车辆台架同步负载模拟系统中存在的网络延时问题，其结构简单，易于实现，适用于工程开发和产业化。

Description

一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法

技术领域

本发明涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

背景技术

台架测试是汽车行业广泛应用的车辆关键测试方法之一，其核心技术在于台架动态负载模拟。为充分印证车辆各部件性能，国内外产学研机构陆续开发了一些真实车辆动力总成在环的车辆台架，包括驱动电机、变速器、差速器、制动系统、左右半轴和左右测功机等部件。为了支撑上述车辆台架测试工作的展开，要求共轴左右测功机间能够协同实现同步负载模拟，避免测功机间负载模拟不同步带来的负面影响。因此，车辆台架负载模拟方法在提升单测功机负载模拟精度的基础上，需兼顾共轴测功机间负载模拟的同步性能。

近几年，随着现场总线技术的快速发展，车辆台架正朝着集成化和网络化方向发展，由传统点对点式车辆台架逐渐演变为网络化车辆台架。在传统点对点式车辆台架中，传感器、控制器和执行器直连；相比点对点式车辆台架，网络化车辆台架通过通信网络在传感器、控制器和执行器之间进行信息交互，具备传输数据量大、便于远程操作与维护等优点，是目前车辆台架的主流发展趋势。然而，受限于网络通信优先级和网络带宽，传感器、控制器和执行器之间的信息交互易产生网络诱导延时，严重恶化车辆台架动态负载模拟性能，重则导致系统失稳。因此，亟需开发具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法及系统。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法、系统、设备及存储介质，以改善现有车辆台架负载模拟性能，适应复杂通信控制网络条件下的车辆台架测试。

为达上述目的，本发明一方面提出了一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法，包括：

仿真计算左测功机和右测功机的目标转速，并测量所述左测功机和右测功机的实际转速；

根据所述目标转速和所述实际转速分别计算所述左测功机和右测功机的目标转矩；

根据所述左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制所述左测功机和所述右测功机运行。

根据本发明实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法还可以具有以下附加技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据目标转速和所述实际转速分别计算所述左测功机和所述右测功机的目标转矩，包括：对目标转速和实际转速进行滤波处理；根据所述滤波处理后的目标转速和实际转速，计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩和目标同步转矩；根据所述目标跟踪转矩和目标同步转矩，得到所述左测功机和右测功机的目标转矩。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述得到所述左测功机和右测功机的目标转矩之后，所述方法，还包括：根据所述左测功机和右测功机的实际转速和等效延时扰动转矩，对所述左测功机和右测功机的目标转矩进行修正。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述仿真计算左测功机和右测功机的目标转速以及测量所述左测功机和右测功机的实际转速，包括：基于预设的车辆模型仿真计算左测功机和右测功机的目标转速；以及，利用传感装置在线测量所述左测功机和右测功机的实际转速。

为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟系统，包括：

计算测量模块，用于仿真计算左测功机和右测功机的目标转速以及测量所述左测功机和右测功机的实际转速；

转矩确定模块，用于根据所述目标转速和所述实际转速分别计算左测功机和右测功机的目标转矩；

根据所述左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制所述左测功机和所述右测功机运行。

本发明第三方面提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器；

其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

本发明第四方面提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

本发明实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法、装置、设备及存储介质，可有效消除网络延时对车辆台架同步负载模拟控制的影响，大幅提升网络化车辆台架同步负载模拟性能。引入不确定扰动估计器观测车辆台架等效延时扰动并补偿，进而实现网络延时补偿功能；该方法无需网络延时的精确数值，无需网络延时的实时检测，简化了控制程序。从软件层面解决了车辆台架同步负载模拟系统中存在的网络延时问题，其结构简单，易于实现，适用于工程开发和产业化。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的左测功机和右测功机的目标转矩计算流程图；

图3为根据本发明实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟系统结构示意图；

图4为根据本发明实施例的车辆台架网络同步控制装置结构图；

图5为根据本发明实施例的计算机设备。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法、装置、设备及存储介质。

图1是本发明一个实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法的流程图。

如图1所示，该方法包括但不限于以下步骤：

S1，仿真计算左测功机和右测功机的目标转速，并测量左测功机和右测功机的实际转速。

具体地，根据内置的车辆模型，利用仿真计算装置计算测功机系统的目标转速，并通过CAN网络发送至测功机网络同步控制装置。

利用传感装置在线测量左测功机和右测功机的实际转速，并通过CAN网络发送至测功机网络同步控制装置。传感装置包括但不限于传感器。

S2，根据目标转速和实际转速分别计算左测功机和右测功机的目标转矩。

具体地，根据CAN网络接收的左测功机和右测功机的目标转速和实际转速，测功机网络控制装置分别计算左测功机和右测功机的目标转矩，并通过CAN网络发送至测功机系统。

进一步地，如图2所示，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21，对目标转速和实际转速进行滤波处理；

S22，根据滤波处理后的目标转速和实际转速，计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩和目标同步转矩；

S23，根据目标跟踪转矩和目标同步转矩，得到左测功机和右测功机的目标转矩。

具体地，滤波模块对左测功机和右测功机的目标转速和实际转速进行滤波处理；根据左测功机和右测功机的目标转速和实际转速，左测功机控制模块和右测功机控制模块分别计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩；根据左测功机和右测功机的目标转速和实际转速，网络同步控制模块计算左测功机和右测功机的目标同步转矩；

进一步地，再根据左测功机和右测功机的实际转速，以及转矩修正模块修正后的左测功机和右测功机目标转矩，左测功机延时补偿模块和右测功机延时补偿模块分别观测左测功机和右测功机的等效延时扰动转矩，并计算左测功机和右测功机的目标转矩。

进一步地，利用转矩修正模块对左测功机和右测功机的目标转矩进行修正。

进一步地，上述步骤中左测功机控制模块和右测功机控制模块分别计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩，具体公式为：

其中，u_LT和u_RT分别是所述左测功机和所述右测功机的目标跟踪转矩。e_L是所述左测功机的转速跟踪误差，且e_L＝ω^*-ω_L；其中，ω_L是所述左测功机的实际转速。e_R是所述右测功机的转速跟踪误差，且e_R＝ω^*-ω_R；其中，ω_R是所述右测功机的实际转速。K_PLT和K_ILT分别是所述左测功机跟踪控制的比例控制增益和积分控制增益。K_PRT和K_IRT分别是所述右测功机跟踪控制的比例控制增益和积分控制增益。

进一步地，上述步骤中网络同步控制模块根据计算左测功机和右测功机的目标同步转矩，具体公式如下：

其中，u_LS和u_RS分别是所述左测功机和所述右测功机的目标同步转矩。e_S是所述左测功机和所述右测功机之间的转速同步误差，且e_S＝ω_L-ω_R。K_PS和K_IS分别是所述左测功机和所述右测功机同步控制的比例控制增益和积分控制增益。

进一步地，上述步骤中左测功机延时补偿模块和右测功机延时补偿模块分别观测左测功机和右测功机的等效延时扰动转矩，并计算左测功机和右测功机的目标转矩，具体公式如下：

其中，u_L和u_R分别是所述左测功机和所述右测功机的目标转矩。B_L和B_R分别是所述左测功机和所述右测功机的控制输入矩阵。

和

分别是所述左测功机和右测功机的等效延时扰动D_L和D_R的估计值，

和

的表达式如下：

其中，

和

分别是ω_L和ω_R一阶低通滤波后的转速值，即

和

其中，β是滤波参数。

和

分别是u_LM和u_RM一阶低通滤波后的目标转矩值，即

和

u_LM和u_RM分别是转矩修正模块修正后的左测功机和所述右测功机目标转矩。左测功机和右测功机的动力学方程表示如下：

进一步地，上述步骤中利用转矩修正模块对左侧和右侧测功机的目标转矩进行修正，具体公式如下：

其中，U是左测功机和右测功机转矩幅值限值。

S3，根据左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制左测功机和所述右测功机运行。

具体地，根据CAN网络接收的修正后的左测功机和右测功机目标转矩，左测功机和右测功机局部控制器采用转矩闭环控制模式，分别控制左测功机和右测功机运行。

根据本发明实施例的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法，可有效消除网络延时对车辆台架同步负载模拟控制的影响，大幅提升网络化车辆台架同步负载模拟性能。引入不确定扰动估计器观测车辆台架等效延时扰动并补偿，进而实现网络延时补偿功能；该方法无需网络延时的精确数值，无需网络延时的实时检测，简化了控制程序。从软件层面解决了车辆台架同步负载模拟系统中存在的网络延时问题，其结构简单，易于实现，适用于工程开发和产业化。

为了实现上述实施例，如图3所示，本实施例中还提供了具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟系统，该系统包括：台架控制装置1、传感装置3和测功机系统4。

台架控制装置1，用于仿真计算左测功机42和右测功机44的目标转速；

传感装置3，用于测量左测功机42和右测功机44的实际转速；

台架控制装置1，还用于根据目标转速和实际转速分别计算左测功机42和右测功机44的目标转矩；

测功机系统4，用于根据左测功机42和右测功机44的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制左测功机42和右测功机44运行。

进一步地，上述系统还包括车辆动力总成系统2，

台架控制装置1，包括仿真计算装置11和测功机网络同步控制装置12，仿真计算装置11，用于根据预设的车辆模型，计算车辆动力总成系统2的控制指令。

作为一种示例，如图3所示，本发明实施例的系统，具体包括：台架控制装置1、车辆动力总成系统2、传感装置3、测功机系统4和CAN通信网络5。其中，台架控制装置1包括仿真计算装置11和测功机网络同步控制装置12；车辆动力总成系统2包括驱动电机控制器21、驱动电机22、变速器23、差速器24、左半轴25和右半轴26；传感装置3包括左转速传感器31和右转速传感器32；测功机系统4包括左测功机局部控制器41、左测功机42、右测功机局部控制器43和右测功机44。所述左测功机42和所述右测功机44经联轴器分别与所述左半轴25和所述右半轴26机械连接；所述左转速传感器31和所述右转速传感器32分别安装在所述左测功机42和所述右测功机44的输出轴处。所述仿真计算装置11根据内置车辆模型，计算所述车辆动力总成系统2的控制指令和所述测功机系统4的目标转速；根据CAN网络接收的所述车辆动力总成系统2的控制指令，所述车辆动力总成系统2驱动车辆运行；所述左转速传感器31和所述右转速传感器32分别测量所述左测功机42和所述右测功机44的实际转速，通过CAN通信网络5发送至所述测功机网络同步控制装置12；所述测功机网络同步控制装置12根据所述左测功机42和所述右测功机44的目标转速和实际转速，计算所述左测功机42和所述右测功机44的目标转矩，通过CAN通信网络5分别发送至所述左测功机局部控制器41和所述右测功机局部控制器43；所述测功机系统4采用转矩控制模式，通过所述左测功机局部控制器41和所述右测功机局部控制器43控制所述左测功机42和所述右测功机44运行，为所述车辆动力总成系统2加载。

进一步地，如图4所示，上述测功机网络同步控制装置12，具体包括：

滤波模块121，用于对目标转速和实际转速进行滤波处理；

左测功机控制模块122和右测功机控制模块123，用于根据滤波处理后的目标转速和实际转速，分别计算左测功机42和右测功机44的目标跟踪转矩；

网络同步控制模块124，用于根据滤波处理后的目标转速和实际转速，计算左测功机42和右测功机44的目标同步转矩；

左测功机延时补偿模块125和右测功机延时补偿模块126，用于根据目标跟踪转矩和目标同步转矩以及左测功机42和右测功机44的等效延时扰动转矩，得到左测功机42和右测功机44的目标转矩。

进一步地，如图5所示，上述测功机网络同步控制装置12，还包括转矩修正模块127，用于对左测功机42和右测功机44的目标转矩进行修正。

进一步地，如图4所示，所述测功机网络同步控制装置12具体包括：滤波模块121、左测功机控制模块122、右测功机控制模块123、网络同步控制模块124、左测功机延时补偿模块125、右测功机延时补偿模块126和转矩修正模块127。所述滤波模块121对所述左测功机42和所述右测功机44的目标转速和实际转速进行滤波；所述左测功机控制模块41根据所述左测功机42的目标转速和实际转速，计算所述左测功机42的目标跟踪转矩；所述右测功机控制模块123根据所述右测功机44的目标转速和实际转速，计算所述右测功机44的目标跟踪转矩；所述网络同步控制模块124根据所述左测功机42和所述右测功机44实际转速，计算所述左测功机42和所述右测功机44的目标同步转矩；所述左测功机延时补偿模块125估计所述左测功机42的等效延时扰动，并计算所述左测功机42的目标转矩；所述右测功机延时补偿模块126估计所述右测功机44的等效延时扰动，并计算所述右测功机44的目标转矩；所述转矩修正模块127对所述左测功机42和所述右测功机44的目标转矩进行修正。

根据具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟系统，可有效消除网络延时对车辆台架同步负载模拟控制的影响，大幅提升网络化车辆台架同步负载模拟性能。引入不确定扰动估计器观测车辆台架等效延时扰动并补偿，进而实现网络延时补偿功能；该方法无需网络延时的精确数值，无需网络延时的实时检测，简化了控制程序。从软件层面解决了车辆台架同步负载模拟系统中存在的网络延时问题，其结构简单，易于实现，适用于工程开发和产业化。

为了实现上述实施例的方法，本发明还提供了一种计算机设备，如图5所示，该计算机设备600包括存储器601、处理器602；其中，所述处理器602通过读取所述存储器601中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现上文所述具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法的各个步骤。

为了实现上述实施例的方法，本发明还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

仿真计算左测功机和右测功机的目标转速，并测量所述左测功机和右测功机的实际转速；

根据所述目标转速和所述实际转速分别计算所述左测功机和右测功机的目标转矩；

根据所述左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制所述左测功机和所述右测功机运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标转速和所述实际转速分别计算所述左测功机和所述右测功机的目标转矩，包括：

对所述目标转速和所述实际转速进行滤波处理；

根据所述滤波处理后的目标转速和实际转速，计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩和目标同步转矩；

根据所述目标跟踪转矩和目标同步转矩以及所述左测功机和右测功机的等效延时扰动转矩，得到所述左测功机和右测功机的目标转矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述得到所述左测功机和右测功机的目标转矩之后，所述方法，还包括：

对所述左测功机和右测功机的目标转矩进行修正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真计算左测功机和右测功机的目标转速以及测量所述左测功机和右测功机的实际转速，包括：

基于预设的车辆模型仿真计算左测功机和右测功机的目标转速；以及，

利用传感装置在线测量所述左测功机和右测功机的实际转速。

5.一种具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟系统，其特征在于，包括：

台架控制装置，用于仿真计算左测功机和右测功机的目标转速；

传感装置，用于测量所述左测功机和右测功机的实际转速；

所述台架控制装置，还用于根据所述目标转速和所述实际转速分别计算所述左测功机和右测功机的目标转矩；

测功机系统，用于根据所述左测功机和右测功机的目标转矩，利用转矩闭环控制模式分别控制所述左测功机和所述右测功机运行。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括车辆动力总成系统，

所述台架控制装置，包括仿真计算装置和测功机网络同步控制装置，所述仿真计算装置，用于根据预设的车辆模型，计算所述车辆动力总成系统的控制指令。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述测功机网络同步控制装置，具体包括：

滤波模块，用于对目标转速和实际转速进行滤波处理；

左测功机控制模块和右测功机控制模块，用于根据所述滤波处理后的目标转速和实际转速，分别计算左测功机和右测功机的目标跟踪转矩；

网络同步控制模块，用于根据所述滤波处理后的目标转速和实际转速，计算左测功机和右测功机的目标同步转矩；

左测功机延时补偿模块和右测功机延时补偿模块，用于根据所述目标跟踪转矩和目标同步转矩以及所述左测功机和右测功机的等效延时扰动转矩，得到左测功机和右测功机的目标转矩。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测功机网络同步控制装置，还包括转矩修正模块，用于对所述左测功机和右测功机的目标转矩进行修正。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器；

其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如权利要求1-4中任一项所述的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的具备网络延时补偿功能的车辆台架同步负载模拟方法。

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