[发明专利]一种具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统的控制方法，使用具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、采集车辆在一个周期内的实际车速信号、安全距离信号和主电机的转速信号，且所述实际车速信号不为零；

步骤二、通过电控单元判断主电机是否工作正常：

若主电机工作正常，则通过制动主缸进行制动；

若主电机工作异常，则通过第一电磁阀和第二电磁阀使备份电机和备份建压缸接入制动回路，通过所述备份电机和备份建压缸进行制动；

步骤三、通过所述实际车速信号和安全距离信号获得期望制动压力、期望制动推杆位移和电机期望电流；

其中，所述期望制动压力满足：

式中，p^*为期望制动压力，f_a-p(p)为制动系统中制动减速度与制动主缸或者备份建压缸的压力的关系函数，a为制动减速度，p为制动主缸或者备份建压缸的压力，为期望制动减速度；

所述期望制动减速度满足：

式中，n_b为安全系数，且n_b＞1，a_b为制动减速度；

其中，所述制动减速度满足：

式中，u_a0为实际车速信号，s为安全距离信号，τ′₂为消除制动器间隙所需时间，τ″₂为制动器制动力增长所需时间；

所述期望制动推杆位移满足：

式中，y^*为期望制动推杆位移，f_p-y(y)为制动系统中制动主缸或者备份建压缸的压力与其各自的制动推杆位移的关系函数，y为实际制动推杆位移；

所述电机期望电流满足：

式中，i^*为电机期望电流，为位置调节控制率，为速度调节控制率，为误差积分控制率；

步骤四、根据电机期望电流、电机实际励磁轴电流、实际转矩轴电流和实际转速产生期望的PWM信号，控制所述主电机或者备份电机的运动；

步骤五、当车辆的实际车速为零且不在坡道上，并在设定时间段内保持不变时，判断车辆进入静止状态，所述制动主缸第一活塞和第二活塞回位，所述备份电机反转使所述备份建压缸的活塞回位，制动结束；

其中，所述具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统包括：

储液罐；以及

制动主缸，其与所述储液罐相连接；

主电机，其与所述制动主缸的主缸推杆相连接，用于所述制动主缸的压力调节；

备份建压缸，其与所述储液罐相连接；

备份电机，其与所述备份建压缸的活塞相连接，用于驱动所述备份建压缸的活塞运动；

ESC执行模块，其可选择的与所述制动主缸或者备份建压缸相连接，用于控制制动轮缸的压力。

2.如权利要求1所述的具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统的控制方法，其特征在于，所述周期为20ms；

所述步骤二中电机是否工作正常的判断标准为：

在五个周期内，所述制动主缸的实际制动压力与期望制动压力的误差小于等于20％时，所述主电机工作正常，否则所述主电机工作异常；

所述步骤五中的设定时间段为0.5s。

3.如权利要求2所述的具有备份模式的无人驾驶汽车制动系统的控制方法，其特征在于，所述电机期望电流通过PID控制算法得出，其中，所述位置调节控制率满足：

式中，K_p1为比例项增益，K_i1为积分项增益，K_d1为微分项增益，T为一个采集周期，Δy为制动推杆的位置偏差；

其中，所述制动推杆的位置偏差满足：

Δy＝y^*-y；

式中，Δy为制动推杆的位置偏差；

所述速度调节控制率满足：

式中，K_p2为比例项增益，K_i2为积分项增益，K_d2为微分项增益，Δy′为制动推杆的速度偏差；

其中，所述制动推杆的速度偏差满足：

Δy′＝y^*′-y′；

式中，Δy′为制动推杆的速度偏差，y^*′为期望制动推杆速度，y′为实际制动推杆速度；

所述误差积分控制率满足：

式中，K_i3为积分项增益。