[发明专利]一种基于数字孪生的线控制动系统及其动态优化控制方法

权利要求书

1.一种基于数字孪生的线控制动系统，其特征在于，包括：物理线控制动系统、整车控制系统和数字孪生制动系统；物理线控制动系统和整车控制系统通过车载CAN总线连接，整车控制系统与数字孪生制动系统通过高速通讯链路连接；

所述物理线控制动系统包括：物理制动控制单元、物理制动状态检测单元、物理制动执行单元，物理制动控制单元和物理制动状态检测单元通过数据总线连接，物理制动控制单元与物理制动执行单元通过控制总线连接；

所述物理制动控制单元包括：物理制动控制模块、决策控制模块、数据交互接口模块；所述物理制动控制模块根据真实车辆的传感器信号，结合制动控制律模型，分析并计算真实车辆制动控制信号大小；所述决策控制模块根据系统制动工况选择物理制动控制信号与数字孪生优化制动控制信号中的一个作为物理线控制动系统的最终控制信号输入；所述数据交互接口模块用于制动数据的缓冲和收发，其通过车载CAN总线与物理制动控制模块、决策控制模块传输物理制动数据，及通过车载CAN总线与整车控制系统连接，实现与数字孪生系统的通信并获取数字孪生系统的优化数字孪生制动控制指令；

所述物理制动状态检测单元用于获取真实制动特征参数RBCP^*，其通过数据总线向物理制动控制模块发送车辆实时的制动状态数据；

所述物理制动执行单元用于实现真实车辆的制动，其通过控制总线获得物理制动控制单元的控制信号；

所述整车控制系统与数字孪生制动系统采用数据/通讯连接，整车控制系统向数字孪生制动系统发送真实制动特征参数RBCP^*，并从数字孪生制动系统获取优化的制动控制指令

所述数字孪生制动系统用于虚拟制动特征参数及交通环境参数的采集、真实及虚拟制动特征参数的融合优化及容错控制、数字孪生优化制动控制信号的计算、制动控制律模型的校正，其通过高速通讯链路与整车控制系统相连，实现与物理线控制动系统的间接通讯与数据交互。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的线控制动系统，其特征在于，所述数字孪生制动系统包括：虚拟制动控制单元、虚拟制动状态检测单元、虚拟制动执行单元、历史数据存储单元、环境大数据单元；虚拟制动控制单元和虚拟制动状态检测单元间通过数据总线连接，虚拟制动控制单元与虚拟制动执行单元间通过控制总线连接，虚拟制动控制单元与历史数据存储单元间采用数据总线连接，虚拟制动控制单元与环境大数据单元之间采用数据总线连接。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的线控制动系统，其特征在于，所述制动控制律模型包括但不限于真实车辆的制动控制模型、三维几何模型以及运动学物理模型；所述制动控制模型包括但不限于传递函数、状态空间的形式，其通过自动控制原理分析方法获得；所述三维几何模型利用CATIA、UG、SOLIDWORKS三维建模软件绘制获得；所述运动学物理模型通过现有车辆动力学理论推导得到。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的线控制动系统，其特征在于，所述虚拟制动控制单元包含：虚拟制动控制模块、决策优化模块和数据交互接口模块；虚拟制动控制模块根据虚拟制动状态检测单元采集到的虚拟制动状态参数VBCP^*，利用数字孪生制动模型，计算出制动液压力大小及其在四个车轮间的分配比例，提高制动效率并降低制动能耗；所述数字孪生制动模型包括但不限于虚拟制动控制律模型、虚拟车辆几何结构模型、部件级疲劳性及故障分析模型、虚拟车辆运动学模型及基于统计数据的虚拟环境模型。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的线控制动系统，其特征在于，所述真实制动特征参数F^*为人为制动力大小，P^*为制动液压力大小、v^*为车辆实时速度、a^*为车辆实时加速度、为刹车片温度、为液压油温度，d^*为车辆全方位障碍物距离。