一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)速環(huán)控制的自動(dòng)泊車系統(tǒng)研究

　　舒?暉（奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽?蕪湖?241002）

　　摘?要：基于某純電動(dòng)汽車，針對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)的停車問題，提出了一種電機(jī)轉(zhuǎn)速控制策略。低速下，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收整車控制器的轉(zhuǎn)速模式和轉(zhuǎn)速命令，實(shí)現(xiàn)泊車入位；通過臺(tái)架測(cè)試和實(shí)車驗(yàn)證，轉(zhuǎn)速控制提高了停車的平穩(wěn)性，減少了自動(dòng)泊車制動(dòng)的硬件成本。

　　關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車；自動(dòng)泊車；轉(zhuǎn)速控制

　　0 引言

　　隨著工業(yè)飛速的發(fā)展 ^[1-2] ，汽車逐漸成為人們工作與生活的重要組成部分，汽車市場(chǎng)保有量的增加以及城市建筑設(shè)施的不斷擴(kuò)增，不僅導(dǎo)致交通擁堵，汽車平均分配的停放空間也在逐漸縮?。粡?fù)雜的停車環(huán)境和狹窄的停車位，為新手駕駛員的安全停車帶來了極大的困擾，增加了停車過程中的風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)泊車系統(tǒng)在汽車中的實(shí)際應(yīng)用很好地解決了這一難題，提高了駕駛的安全性和舒適性。

　　為了提高人們停車的便利性，節(jié)約停車時(shí)間，近年來大量研究人員在自動(dòng)泊車系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行了充分的研究。左培文等 ^[3-4] 分析了自動(dòng)泊車系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)的技術(shù)趨勢(shì)和市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行了前景分析。有人 ^[5-8] 對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)的架構(gòu)和功能進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了自動(dòng)泊車系統(tǒng)的路徑規(guī)劃和路徑跟蹤。林輝 ^[9] 等針對(duì)自動(dòng)泊車應(yīng)用中車位搜索和車輛位置獲取困難的問題提出了一種基于機(jī)器視覺的智能泊車系統(tǒng)，大大提高了停車效率及停車場(chǎng)的利用率。張微 ^[10] 等研究了特定場(chǎng)景下的自動(dòng)泊車技術(shù)，重點(diǎn)分析了室內(nèi)停車場(chǎng)環(huán)境下的自主代客泊車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　本文以某電動(dòng)汽車為基礎(chǔ)，主要研究了自動(dòng)泊車過程電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)的控制策略，通過臺(tái)架測(cè)試初步確認(rèn)電機(jī)控制系統(tǒng)PI參數(shù)，并經(jīng)過實(shí)車測(cè)試修正，提高了低速起步和停車過程的平滑性。

　　1 自動(dòng)泊車系統(tǒng)

　　自動(dòng)泊車系統(tǒng)是汽車高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的重要組成部分，主要由環(huán)境感知系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大部分組成，如圖1所示。環(huán)境感知系統(tǒng)利用攝像頭、雷達(dá)等感知車輛周圍的環(huán)境和車輛位置信息；中央控制系統(tǒng)處理環(huán)境感知信息，更新泊車軌跡規(guī)劃并確認(rèn)自動(dòng)泊車策略；執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)中央控制系統(tǒng)的命令，控制轉(zhuǎn)向和動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車。

　　如圖2所示，自動(dòng)泊車過程主要分為三部分：環(huán)境感知系統(tǒng)確認(rèn)泊車位置。中央控制系統(tǒng)制定泊車策略，開始泊車。執(zhí)行系統(tǒng)控制車輛泊入車位，調(diào)整位置。

　　2 轉(zhuǎn)速控制策略

　　如圖3所示為基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動(dòng)泊車系統(tǒng)。開始泊車時(shí)，中央控制器根據(jù)軌跡規(guī)劃和泊車策略請(qǐng)求整車車速；整車控制器依據(jù)整車參數(shù)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速，請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入轉(zhuǎn)速模式，并請(qǐng)求轉(zhuǎn)速命令；電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)整車命令，對(duì)接收的轉(zhuǎn)速命令進(jìn)行濾波處理，防止轉(zhuǎn)速突變引起PI超調(diào)；最終實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速泊車入位。

　　3 實(shí)車測(cè)試

　　3.1 臺(tái)架測(cè)試

　　如圖4所示進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，確認(rèn)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)PI參數(shù)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)速精度控制在15 rpm以內(nèi)。

　　試驗(yàn)條件如下：

　　電源電壓為額定電壓345 V

　　冷卻水溫30 ℃，流量8 L/min

　　AVL臺(tái)架工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，作為負(fù)載；電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作在轉(zhuǎn)速環(huán)，給定目標(biāo)轉(zhuǎn)速。通過比較各負(fù)載下實(shí)際轉(zhuǎn)速的波動(dòng)以及與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差值，標(biāo)定一組合理的PI參數(shù)用于整車調(diào)試。圖5、圖6分別是給定轉(zhuǎn)速500 rpm、1500 rpm，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為125 Nm（峰值轉(zhuǎn)矩）下臺(tái)架實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速曲線，轉(zhuǎn)速波動(dòng)在15 rpm以內(nèi)，滿足轉(zhuǎn)速控制精度要求。

　　3.2 整車測(cè)試

　　根據(jù)轉(zhuǎn)速控制策略和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)參數(shù)，確認(rèn)初版軟件，進(jìn)行整車測(cè)試。以下為具體測(cè)試內(nèi)容：

　　確保電驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)整車轉(zhuǎn)速命令，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)腜I；

　　在加速、制動(dòng)過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速不超調(diào)，轉(zhuǎn)速曲線平滑，不劇烈波動(dòng)；

　　停車過程沒有電機(jī)異響，保持靜止時(shí)電機(jī)沒有打齒聲音。

　　經(jīng)過以上測(cè)試，對(duì)轉(zhuǎn)速控制策略進(jìn)行如下限制：

　　高轉(zhuǎn)速緊急制動(dòng)到低轉(zhuǎn)速時(shí)，電驅(qū)系統(tǒng)內(nèi)部增加過渡轉(zhuǎn)速，避免PI調(diào)節(jié)對(duì)象變化過快導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào)，整車出現(xiàn)晃動(dòng)；

　　PI分段調(diào)節(jié)，高轉(zhuǎn)速時(shí)使用大PI參數(shù)，保證快速響應(yīng)；低速（接近零速）時(shí)使用小PI，減小PI調(diào)節(jié)輸出，降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)正負(fù)跳變的頻率，減小電機(jī)打齒的聲音。

　　圖7-圖9分別是電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?8 rpm（0.4 km/h）到289 rpm（4 km/h）的加速過程、保持289 rpm的勻速過程以及289 rpm到28 rpm的制動(dòng)過程。

　　實(shí)測(cè)結(jié)果表明，基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動(dòng)泊車系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整車的加速、勻速、制動(dòng)過程，且電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，曲線平滑，整車感受舒適，滿足性能要求。

　　4 結(jié)論

　　本文提出了一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)整車控制器的轉(zhuǎn)速請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)整車的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)，降低了執(zhí)行系統(tǒng)制動(dòng)的硬件需求。通過臺(tái)架和整車測(cè)試，結(jié)果表明，該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)整車加速、勻速、制動(dòng)過程，維持整車平穩(wěn)運(yùn)行，提高整車的控制精度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)泊車。

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　?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a(chǎn)品世界》2020年第06期第59頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。）