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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种输入和状态饱和的电动车速度控制方法，属于控制算法领域。首先构建单电机驱动的轻型电动汽车动力学模型，并改写为状态空间模型，通过分析参数的有界性，对状态空间模型进行优化。然后在优化后的状态空间模型的基础上，引入基于状态反馈控制策略设计的类PI控制器，得到新的闭环系统。利用实际控制的电动汽车控制输入和系统状态的有界性定义非灵敏区函数，并结合新闭环系统的状态方程，得到新系统。最后引入系统输入‑状态稳定性和L∞抗干扰性的定义，对新系统进行性质分析，得到控制器参数，实现控制电机电压，从而达到控制电动车速度的目的。本发明保证了速度跟踪的高效性和控制的可行性，同时兼顾系统在极限工况下的稳定性。

主权项：1.一种输入和状态饱和的电动车速度控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、构建单电机驱动的轻型电动汽车动力学模型，并改写为状态空间模型；电动汽车动力学模型为： 其中，Li是电感，ic是电枢电流，R是电阻，Kb是电动势系数，ωm是电机的转速，u为控制律；n表示电机转速，Jm是电机和输入端的转动惯量，Jt为轮胎、后轴和差速器的等效转动惯量，Gr为固定传动比，Ka是电动机转矩常数，fB是电机的粘滞摩擦系数，rt是轮胎半径，μrr是滚动阻力系数，M代表整车质量，g是重力加速度，φ表示坡度，其中ρ是空气密度，Aa代表车辆的迎风面积，Cd是空气阻力系数；状态空间模型为： 步骤二，利用状态空间模型的有界时变参数的有界性，对状态空间模型进行优化；假设有界时变参数η取值范围为且系统参数引起的不确定性由矩阵ΔA和ΔB表征，则优化后的状态空间模型为： 其中：ΔAj＝E1jM1F1j ΔB1＝E2M2F2 E11，F11，E12，F12，E2，F2，M1，M2是常量矩阵，且有I为单位矩阵；αj表示求和系数，j＝1,2；步骤三、在优化后的状态空间模型的基础上，引入基于状态反馈控制策略设计的类PI控制器，得到新的闭环系统；类PI控制器的控制律为： 其中： 其中ξ是状态向量，K1，K2与Q1，Q2分别为维度矩阵；新的闭环系统的状态方程为： 表示系统矩阵、表示输入矩阵、表示状态干扰矩阵、表示观测矩阵、表示观测干扰矩阵，z为考虑外部干扰w后的控制输出；步骤四、利用实际控制的电动汽车控制输入和系统状态的有界性定义非灵敏区函数，并结合新闭环系统的状态方程，得到新系统；具体为：首先，考虑实际控制的电动汽车控制输入和系统状态的有界性：假设电动汽车应用的直流电机，则反相序制动可行，控制律u有界表示为：umin≤u≤umax7假设电机存在最大转速则状态向量ξ存在以下极限： 其中： 然后，基于控制输入和系统状态的有界性，定义非灵敏区函数Ψ：Ψ＝u-satu9其中： 最后，将Ψ带入新的闭环系统6，得到新系统： 步骤五，引入系统输入-状态稳定性和L∞抗干扰性的定义，对新系统进行性质分析，得到控制器参数，实现控制电机电压，从而达到控制电动车速度的目的；具体为：对系统的输入-状态稳定性和L∞抗干扰性进行分析，得到控制器参数求解方程；控制器参数求解分为两部分，分别为在线计算参数αj和离线计算参数Kj和Qj；将得到的在线计算参数αj和离线计算参数Kj、Qj应用于控制器，实现控制电机电压，从而达到控制电动汽车速度的目的，实现对电动车速度的跟踪；其中，在线计算参数αj的计算公式为：离线计算参数Kj、Qj通过以下不等式求解得到： 其中τ1、τ2、λ1、λ2、ζ1、ζ2、γ为给定正数，正定对角矩阵S1、S2，矩阵W1、W2为给定矩阵，正定矩阵Q1、Q2和矩阵K1、K2为待求矩阵。

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