[发明专利]一种具有时滞补偿功能的车辆电子机械制动装置及控制方法

权利要求书

1.一种具有时滞补偿功能的车辆电子机械制动装置，包括盘式制动器、信息采集系统和时滞控制系统；

其中盘式制动器由步进电动机(1)、太阳轮(2)、行星轮(3)、行星架(4)、齿圈(5)、传动沟槽(6)、垂向推杆(7)、从动压杆(8)、制动压盘(9)、制动盘(10)、复位弹簧(11)组成，其特征在于：所述步进电动机(1)输出轴与太阳轮(2)轴同轴相连并固定在制动器壳体(13)上，行星架(4)与行星轮(3)轴相连并固定在制动器壳体(13)上，行星架(4)是固定的无法运动，行星轮(3)可进行自转，无法公转；垂向推杆(7)、从动杆(8)相连并固定在制动器壳体(13)，其中步进电动机(1)与太阳轮(2)相连，三个行星轮(3)沿太阳轮(2)外齿圆周均匀分布，行星架(4)将三个行星轮(3)固定，齿圈(5)与三个行星轮(3)外齿啮合；动力经步进电机(1)传出，经过行星齿轮机构，实现减速增矩；其中步进电动机(1)作为驱动执行单元与太阳轮(2)通过键连接，步进电动机接受电力驱动后执行旋转操作，齿圈(5)内表面为轮齿结构与行星轮啮合，外表面加工有传动沟槽(6)，垂向推杆(7)装配于内，传动沟槽(6)与垂向推杆(7)二者形成圆柱凸轮机构，垂向推杆(6)与水平推杆(7)为一体式结构；动力经步进电机(1)传出，经过行星齿轮机构，实现减速增矩，而后经垂向推杆(7)、从动压杆(8)将制动力传递至制动压盘(9)，从而与制动盘(10)产生摩擦制动力；

其中信息采集系统由压杆位移传感器(21)、制动踏板角度传感器(22)组成；

其中时滞控制系统由制动器等效模型(23)、时滞补偿器(24)、经典控制模块(25)和中央控制单元(27)组成。

2.如权利要求1所述的一种行星齿轮传动机构与圆柱凸轮机构，其特征在于行星齿轮机构齿圈同时是圆柱凸轮机构的凸轮部分，具体特征是齿圈(5)外圆柱表面布置有传动沟槽(6)，垂向推杆(7)伸入传动滑槽(6)内，垂向推杆(7)与从动压杆(8)相连，从动压杆只能横向移动，最终将步进电动机(1)的圆周运动转化为直线运动，便于进行传感器检测与消除时滞的快速响应控制。

3.权利要求1所述的一种时滞补偿器为史密斯时滞补偿器，其特征在于引入一个和被控对象并联的补偿器对纯滞后进行削弱和消除，Gc(s)表示前向控制系统函数，设置时滞补偿器(24)：Gk(s)＝Gp(s)(1-e-τs)后，新的系统传递函数为：

较之于原控制系统分母上无时滞环节，间接地减小了系统的调节时间和超调量，结合经典控制理论的经典控制模块(25)对制动系统进行控制，从而提高了系统的稳定性，实现高精度的控制。

4.一种消除时滞的控制系统，其特征在于以驾驶员制动信号为输入控制目标，以制动器压杆位移传感器(21)为反馈信号，以制动器为控制对象，以制动器等效模型(23)、时滞补偿器(24)、经典控制模块(25)作为控制器，以上各部分组成闭环控制系统，通过建立基于本发明机械结构的制动器等效模型(23)及史密斯预估补偿算法消除系统时滞；其中时滞控制系统设置有基于执行机构的时滞等效模块，该电子机械结构的传递函数，即制动器等效模型(23)可化为

其中，Gp(s)表示被动对象含纯时滞环节的函数，τ为系统的时滞因子；K为系统的比例函数；T1s、T2s为系统的时间常数。