扭矩余量泄放的电机驱动控制方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及汽车领域，具体地涉及一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动控制方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.自动泊车是指汽车自动泊车入位，不需要人工控制。汽车制造商之所以开发能够自动泊车的汽车，是因为消费者的需求，自动泊车能够帮助驾驶员自动停车，自动泊车系统可以使汽车自动地以正确的停靠位泊车，该系统包括环境数据采集系统、中央处理器和车辆策略控制系统。上述的环境数据采集系统包括图像采集系统和车载距离探测系统，车载距离探测一般包括超声波雷达或毫米级波雷达系统。
3.整车在执行自动泊车功能过程中，mcu执行vcu的工作模式请求分为两个阶段：在泊车过程中，adas通过车身的超声波传感器与摄像头，实时计算泊车的目标转速，vcu请求速度环模式与目标转速，mcu执行速度环模式，并通过速度环pi调节出扭矩提供动力输出来响应vcu的目标转速，泊车结束时，vcu请求扭矩环模式与零扭矩，mcu工作模式由速度环切换成扭矩环，并响应vcu的零扭矩请求，因此在泊车过程中速度环调节出的扭矩余量以扭矩环正常的响应斜率去泄放，从而导致当自动泊车结束时，扭矩余量快速泄放整车有抖动的现象。
4.在自动泊车结束时，此时电机内部还存在速度环pi调节出的扭矩余量，mcu的工作模式由速度环切换成扭矩环并响应零扭矩，扭矩余量会以正常的扭矩斜率进行泄放，由于扭矩泄放较快对电机齿轴有冲击，电机会有转速抖动，从而导致车身抖动，影响自动泊车驾驶体验感效率。


技术实现要素：

5.本发明实施方式的目的是提供一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动方法，本方法通过优化扭矩余量泄放的斜率来解决自动泊车结束时的车身抖动问题，使得泊车过程更加流畅、顺滑，提升人们的自动泊车体验。
6.为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动控制方法，所述控制方法包括：
7.vcu接收泊车指令，请求速度环工作模式和目标转速；
8.mcu执行速度环工作模式；
9.根据目标转速进行pi调节，输出执行扭矩；
10.完成泊车。
11.可选的，所述控制方法还包括：
12.vcu接收自动泊车结束指令，请求扭矩环工作模式；
13.mcu识别工作状态切换，从速度环工作模式切换为扭矩环工作模式，并识别速度环工作模式pi的扭矩余量存在；
14.mcu切换扭矩响应斜率；
15.速度环工作模式下的扭矩余量泄扭；
16.mcu回复正常扭矩响应斜率。
17.可选的，所述速度环工作模式包括速度设定和速度环反馈，速度设定包括输入信号，采用位置传感器输出的前馈值，速度环反馈包括速度环反馈值，速度设定和速度环反馈之间的差值经过pid调节，得到电流环的给定，并输出给电流环。
18.可选的，所述扭矩环工作模式包括电流环的输入和电流环的反馈，所述电流环的输入采用电流环的给定，所述电流环的输入和电流环的反馈之间的差值经过pid调节，得到电流环的输出，并输出给电机。
19.可选的，所述电流环的输出被设置为电机的每相的相电流，电流环的反馈采用安装在驱动器内部的每相的霍尔元件的反馈。
20.可选的，pid调节采用增量式pi，包括五个变量，五个变量分别为输入目标值r、当前周期的反馈实际值c(n)、上个周期的反馈实际值c(n-1)、当前周期控制输出值u(n)、上个周期控制输出值u(n-1)，计算公式：
21.u(n)＝k
p
[r-c(n)-r-c(n-1)]+ki[r-c(n)]+u(n-1)。
[0022]
可选的，所述根据目标转速进行pi调节包括五个个变量，五个变量分别为vcu输入转速目标值r、mcu反馈转速实际值c(n)、上个周期的mcu反馈转速实际值c(n-1)、控制输出扭矩值u(n)，上个周期的控制输出扭矩值u(n-1)，计算公式为：
[0023]
u(n)＝k
p
[r-c(n)-r-c(n-1)]+ki[r-c(n)]+u(n-1)。
[0024]
另一方面，本发明提供一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动控制系统，所述系统包括处理器，所述处理器被配置成执行上述的方法。
[0025]
另一方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行上述的方法。
[0026]
通过上述技术方案，具有如下的优点：
[0027]
1、自动泊车结束时，mcu自主识别工作状态转变的同时检测到扭矩余量的存在，mcu切换为缓慢的扭矩响应斜率；
[0028]
2、扭矩余量以较为缓慢的响应斜率去泄放，极大地改善扭矩冲击的现象，从而提高整车驾驶舒适性；
[0029]
3、mcu检测到扭矩余量泄放完成后，切换为正常的扭矩响应斜率，不影响正常的整车加速性能。
[0030]
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0031]
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
[0032]
图1是本发明提出的一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动控制方法的工作流程图。
具体实施方式
[0033]
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
[0034]
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0035]
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0036]
图1是本发明提出的一种自动泊车扭矩余量缓慢泄放的电机驱动控制方法的工作流程图。该方法可以包括：
[0037]
整车控制器，即vcu，接收泊车指令，请求切换为速度环工作模式，并且请求电机的目标转速，接下来由微控制单元，即mcu执行速度环工作模式，在速度环工作模式下，根据目标转速进行pi调节，输出执行扭矩，最终完成泊车，为了不影响自动泊车过程中的扭矩响应以及扭矩环工作过程中的正常扭矩响应，mcu要识别出速度环切换到扭矩环的状态，识别到工作模式切换的标志位后，切换成较小的扭矩加载斜率去泄放pi调节出的扭矩余量，这样在泊车的过程中，扭矩余量释放缓慢，不会对电机的齿轴产生冲击，电机不会抖动，这样在泊车的过程中，整个过程更加流畅，驾驶人员及车内的乘车人员感觉更加舒适。
[0038]
在泊车完成后，还是由vcu接收泊车结束指令，并请求由速度环工作模式切换到扭矩环工作模式，同时识别出在速度环工作模式下是否还有扭矩余量存在，并进行pi调节，而mcu则切换扭矩响应斜率，并将速度环工作模式下的扭矩余量进行缓慢泄放。在泄放扭矩余量式，采用增量式pi的方式，数字pi控制算法的一种形式，通过对控制量的增量，即本次控制量和上次控制量的差值，进行pid控制的一种算法，p代表比例环节，即时成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差，i代表积分环节，主要用于消除静差、提高系统的无差度。
[0039]
速度环工作模式下，速度环的输入就是位置传感器输入的前馈值，称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值，在速度环作pid调节，调节主要采用比例增益和积分处理，然后输出，输出的值就是电流环的给定。
[0040]
扭矩环也就是电流环，电流环的输入是速度环pid调节后的输出，也就是电流环给定，将电流环给定和电流环的反馈值进行比较后的差值，在电流环内作pid调节，然后输出给电机。电流环的输出就是电机中每相的相电流，电流环的反馈是驱动器内部安装在每相的霍尔元件反馈给电流环的，霍尔元件通过磁场感应变为电流电压信号。
[0041]
经过调节的电机在输出是转速发生变化，从而泄放扭矩余量。
[0042]kp
为比例参数，主要是用于快速调节误差；ki为积分参数，主要是用于调节稳态时间。
[0043]
在进行pid调节时，包括五个变量，计算输出值，求当前周期的反馈实际值与上个周期的反馈实际值的和的负数，作为比例参数，求输入目标值和当前周期的反馈实际值的差作为积分参数，然后再加上上个周期的控制输出值，作为当前周期的输出值，这样通过差值，得到变量调节参数，从而得到更加准确的当前控制输出值。
[0044]
在进行pi调节时，也包括五个变量，计算控制输出扭矩值，求mcu反馈转速实际值和上个周期的控制输出扭矩值的和的负数，作为比例参数，求vcu输入转速目标值和mcu反馈转速实际值的差作为积分参数，然后再加上上个周期的控制输出扭矩值，由此进行pi调节，得到控制输出的扭矩值。
[0045]
整车控制器vcu(vehicle control unit)作为新能源车中央控制单元，是整个控制系统的核心。vcu采集电机及电池状态，采集加速踏板信号、制动踏板信号、执行器及传感器信号，根据驾驶员的意图综合分析做出相应判定后，监控下层的各部件控制器的动作，它负责汽车的正常行驶、制动能量回馈、整车驱动系统及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等，从而保证整车在较好的动力性、较高经济性及可靠性状态下正常稳定的工作。
[0046]
mcu，微控制单元，是指将计算机的cpu、ram、rom、定时计数器和多种i/o接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。
[0047]
pi调节就是将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无误差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数ti，ti越小，积分作用就越强。反之ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。
[0048]
比例环节即时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着值的加大，闭环系统的超调量加大，系统响应速度加快，但是当增加到一定程度，系统会变得不稳定。积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分常数，积分常数越大，积分作用越弱，反之越强。闭环系统的超调量越小，系统的响应速度变慢。
[0049]
pid调节即比例、积分、微分控制共同作用进行调节。
[0050]
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
[0051]
自动泊车结束时，mcu自主识别工作状态转变的同时检测到扭矩余量的存在，mcu切换为缓慢的扭矩响应斜率；扭矩余量以较为缓慢的响应斜率去泄放，极大地改善扭矩冲击的现象，从而提高整车驾驶舒适性；mcu检测到扭矩余量泄放完成后，切换为正常的扭矩响应斜率，不影响正常的整车加速性能，提升整车的泊车性能，提高舒适度，使得车内人员更加舒适。
[0052]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式
对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0053]
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个可以是单片机，芯片等或处理器(processor)执行本技术各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0054]
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。