申请/专利权人：江苏理工学院

申请日：2022-03-29

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN114578795B

主分类号：G05B23/02

分类号：G05B23/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2022.06.21#实质审查的生效;2022.06.03#公开

摘要：一种针对电动汽车EPS的具有暂态性能保证的自适应故障补偿控制方法，包括：反馈线性化、自适应控制、规定性能界线控制。该方法采用针对电动汽车EPS非线性运动学系统进行反馈线性化，通过适当的非线性反馈控制将电动汽车EPS非线性系统转化为线性系统，利用状态反馈自适应对不确定性的故障进行补偿，在此基础上，加入规定性能界线控制（PPB）对不确定性故障的瞬时超调进行抑制，保证了不确定性故障补偿的暂态性能。

主权项：1.一种针对电动汽车EPS的具有暂态性能保证的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1，建立电动汽车EPS系统，搭建其动态模型，包括方向盘转向柱、输出轴、电机和齿条的各项模型方程，建立EPS系统的状态方程，并使其与非线性系统相匹配；步骤2，搭建执行器故障模型，并进行压缩表述，得到出现故障的情况下的实际输入矢量，更新非线性系统；步骤2中，建立的执行器故障模型为： 式中，失效指标j∈{1,2，.....,m}，故障的瞬时时间tj＞0，未知fjit,i＝1,2,....,qj为已知的有界信号，且输入失效所影响的输出个数qj≥1；m＝3；为进一步分析，将故障模型4表述成压缩形式： 式中，在执行器出现故障的情况下，系统的实际输入矢量ut描述为： 式中，vt＝[v1t,v2t,....vmt]T是设计的控制输入，是执行器的故障输入；执行器故障模式的对角矩阵为σt＝diag{σ1t,σ2t,....σmt}，σit＝1表示第i个执行器故障，否则σit＝0；执行器u1未失效或失效的情况所对应的故障模式是： 用式13将系统改写为： 这表明当执行器故障时，控制信号vt的执行器不能达到系统动力学的要求来传递控制力；步骤3，通过定义非线性系统中函数的李导数以及设定限定条件，基于非线性反馈控制律实现反馈线性化；步骤4，提出非线性反馈设计来生成所需的有效控制信号，求解获得期望的控制信号，并定义故障模式指示器函数及其复合控制律，完成执行器故障补偿；步骤5，建立自适应的复合控制律，进行控制信号参数化，更新控制器结构，并建立误差方程，完成自适应执行器故障补偿；步骤5中，提出以下控制律39的自适应形式： 其中和分别是和的估计值；在此基础上提出了一种参数化方案：信号组件指定自适应信号分量对于在33中的和36中的考虑得： 对于11中的表示为： 其中因此，表达： 指示φ2＝h22K221＝[φ2,1,φ2,2,...,φ2,m-1]T，得： 其中和信号组件用同样的方式来说明表示为： 其中根据45和46，得到自适应和为： 其中，χj,it和θ1it分别是和的估计值；然后，将控制器结构41改写为： 其中和由47和48给出；误差方程：在执行机构存在不确定故障时，指标的信号值起作用和失效参数是未知的，所以39中的标称控制信号v*t不可用，驱动信号为： 不等于期望的反馈控制信号： 为了设计自适应控制器来处理故障不确定性，将对象19重写为： 用于跟踪的控制率uL为： 控制误差方程：由44-47，得到： 其中： 输出误差方程： 如果σ＝σ1＝diag{0,0,....,0}，根据53，54，55改写成： 其中v1＝h21K21ωd＝[v1,1,...,v1,m]T，v2＝h22K22ωd＝[v2,1,...,v2,m-1]T；如果σ＝σ2＝diag{1,0,.....,0}，根据53，54，55改写成： 式56和57右边的三项是理想跟踪控制v*t和实际跟踪控制vt不匹配造成的；步骤6，基于递减的光滑函数，通过限定其与跟踪误差的关系，规定性能界限；步骤7，通过一个平滑递增函数转化误差，并将转化的误差通过性能界限待入至原始非线性系统中，得到输出误差方程，进一步得到状态误差方程；步骤8，根据动态误差，基于自适应律和参数投影函数，更新控制器参数，获取自适应率；步骤9，基于李雅普诺夫函数，对不存在执行机构故障和存在故障的两段时间内，进行系统性能分析，实现系统的稳定和渐近跟踪，以及瞬态性能的优化。

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