[发明专利]一种自适应电助力单车扭矩控制方法及控制系统

权利要求书

1.一种自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，包括：起动过程、骑行过程；

所述起动过程包括如下步骤：

步骤A1：预设最短起动时间，预设起动力矩；

步骤A2：当踩踏力矩持续时间大于最短起动时间，且踩踏力矩持续时间内的平均踩踏力矩大于起动力矩时，进入骑行过程；

所述骑行过程包括如下步骤：

步骤S1：预设有效力矩；

步骤S2：获取踩踏力矩、链轮输出扭矩、阻力矩，建立被控对象模型、参考模型；

步骤S3：根据踩踏力矩、链轮输出扭矩计算驱动轮输出扭矩；

步骤S4：根据链轮输出扭矩与阻力矩的差值、被控对象模型，计算后轮电机需要调整的驱动轮角速度；

步骤S5：根据参考模型与驱动轮输出扭矩的乘积和驱动轮角速度的差值获取骑行工况，根据骑行工况选择自适应率中自适应率系数的增益值，根据自适应率系数的增益值、驱动轮角速度、参考模型、驱动轮输出扭矩更新自适应率；

步骤S6：根据更新后的自适应率、驱动轮输出扭矩计算链轮当前需要提供的链轮输出扭矩，链轮根据当前需要提供的链轮输出扭矩提供扭矩。

2.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述被控对象模型的传递函数为：

其中，J为实际车辆模型中外部因素影响下的等效转动惯量。

3.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述驱动轮角速度的计算公式为：

其中，T_t为驱动轮输出扭矩，T_d为阻力矩，G_p(s)为被控对象模型的传递函数。

4.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述参考模型的传递函数为：

其中，J_f为前轮的转动惯量，J_r为后轮的转动惯量，r为车轮半径，M为电助力单车与骑行者的总质量。

5.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述自适应率计算方法为：

K_c(s)＝γ[T_tG_m(s)-(T_t-T_d)G_p(s)]s＝γ[T_tG_m(s)-ω]

其中，K_c(s)为自适应率；γ为自适应率系数，具体公式为：

γ＝K_gγ′,γ＞0

其中，K_g为自适应率系数的增益。

6.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S5中根据参考模型与驱动轮输出扭矩的乘积和驱动轮角速度的差值获取骑行工况，根据骑行工况选择自适应率中自适应率系数的增益值的具体方法为：

参考模型与驱动轮输出扭矩的乘积和驱动轮角速度的差值为：

e(s)＝T_tG_m(s)-ω

其中，

当e(s)0.2J时，则骑行工况为上坡，设定Kg等于1.2J；

当e(s)0时，则断骑行工况为下坡，设定Kg等于0.8J；

当0≤e(s)≤0.2J时，则断骑行工况为平路，设定Kg等于J；

其中，J为实际车辆模型中外部因素影响下的等效转动惯量。

7.如权利要求1所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S6中计算链轮当前需要提供的链轮输出扭矩的计算公式为：

T_m＝K_c(s)T_r

其中，Tr为踩踏力矩，Tm为链轮输出扭矩，K_c(s)为自适应率。

8.一种自适应电助力单车扭矩控制系统，可以运行如权利要求1-7所述的自适应电助力单车扭矩控制方法，其特征在于，包括：踩踏力矩获取模块，阻力矩获取模块，驱动轮输出扭矩计算模块，链轮输出扭矩计算模块，参考模型计算模块，被控对象计算模块，自适应率计算模块；

所述驱动轮输出扭矩计算模块分别和所述踩踏力矩获取模块、所述链轮输出扭矩计算模块相连，用于根据踩踏力矩和链轮输出扭矩计算驱动轮输出扭矩；

所述被控对象计算模块分别和所述驱动轮输出扭矩计算模块、所述阻力矩获取模块相连，用于以驱动轮输出扭矩、阻力矩作为输入，计算出需要调整的驱动轮角速度；

所述自适应率计算模块分别和所述参考模型计算模块、所述驱动轮输出扭矩计算模块、所述链轮输出扭矩计算模块相连，用于根据参考模型计算输出值、驱动轮输出扭矩计算自适应率，并将计算结果输出到所述链轮输出扭矩计算模块，计算当前所需链轮输出扭矩。