电动汽车的不对等式变周期动态调节网络化控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车控制领域，尤其涉及一种电动汽车的不对等式变周期动态调节网 络化控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着节能、环保以及技术转型的需要，电动汽车近年来迎来很大发展。作为电动汽 车核心部件的电机驱动系统，相比传统内燃机系统，具有控制精度高、响应速度快的优势， 因此近年来，通过主动控制驱动电机实现无离合式换挡、车轮防滑转、车辆直接横摆力矩控 制等强实时性动力和底盘控制相关技术被相继提出。此类新的控制技术在车辆上的集成应 用必将会给电动汽车技术水平的提升带来很大潜力，同时也意味着将会有更多的电子控制 部件需要实现互连集成。
[0003] 另一方面随着智能传感器技术、智能执行器技术、车载网络技术、汽车电子技术和 汽车集成控制理论的发展，汽车控制系统的网络化时代已经到来。为了提升汽车的技术水 平和产品性能，当前高端汽车中采用的EOJ-Electronic Control Unit个数越来越多，某些 汽车上已经高达70多个，这些ECU通过共享不同的传感器信号来实现不同的控制功能；同时 由于在开放性、模块化、互换性方面的巨大优势，采用智能化的传感器和执行器，实现传感 器-车辆控制器、车辆控制器-执行器之间即反馈通道和前向通道均通过车载网络互连成为 汽车网络化控制系统的趋势。J.Y0NG等在文献(Heuristic resource allocation and scheduling method for distributed automotive control systems, International Journal of Automotive Technology,2013)中提出了一种针对这种传感器与执行器均通 过网络和控制器交换数据实现汽车控制功能的系统级设计方法，极大地推进汽车控制系统 的双通道式的网络化。随着CAN总线技术的推广，采用CAN车载网络实现反馈通道和前向通 道互连成为汽车网络化控制系统的主流型式。
[0004] 鉴于诸多电子控制部件的互连集成需要以及CAN网络在汽车网络化控制中的成 功，采用CAN网络实现电动汽车动力和底盘控制系统的双通道互连集成成为常态。X.ZHU等 在文献（Robust contro 1 of i ntegrated motor-transmission power-train system over controller area network for automotive applications,Mechanical Systems and Signal Processing,2015)中提出了一种采用CAN实现了双通道互连的电机-变速器集 成控制技术。但是，该文献也同时指出：双通道网络的使用会带来额外的问题，如由于网络 带宽受限、网络数据传输量大导致的网络诱导延时给车辆控制性能的监测实时性、系统响 应的快速性带来了很大影响、严重降低了系统控制性能、甚至可能造成系统失稳。该文献提 出了一种鲁棒控制方法，通过将网络诱导延时的影响转换为扰动，采用鲁棒方法处理扰动 对系统的影响，一定程度上保证了系统的稳定性，但鲁棒方法具有保守性，对系统控制性能 监测的实时性、系统响应的快速性等动态特性不提供保证。同时该方法对网络数据传输量 降低问题不关注，故对网络诱导延时的抑制问题改善有限，且不利于网络化系统扩展。因 此，该方法不能满足电动汽车网络化控制发展的实际需要。
[0005] 目前可查的基于CAN的电动汽车网络化控制系统文献中，为了确保系统控制性能 监测的实时性、提高系统响应的快速性还有变优先级法。Z.Shui等人在文献（"Lateral motion control for four-wheel-independent-drive electric vehicles using optimal torque allocation and dynamic message priority scheduling^,Control Engineering Practice,2014)中提出了一种基于模型决策的优先级动态调整方法，通过优 先级动态调节一定程度上改善了网络诱导延时对系统控制响应快速性的影响，但该方法对 网络数据传输量过大问题不关注，故对网络诱导延时抑制问题的改善有限，同时也不利于 网络化系统的扩展。此外该方法具体面向的是仅在前向通道采用CAN网络而反馈通道采用 专线直接连接的单通道式车辆网络化控制系统，其相比双通道式复杂程度相对较低。
[0006] 目前可查的其它基于CAN的双通道式网络化控制系统文献中，为了确保控制性能 监测的实时性，提高系统响应的快速性通常通过缩短采样周期的方法，这样将会导致网络 数据传输量的大幅增加，占用过多的网络资源，甚至会造成网络拥堵。而为了降低周期缩短 带来的网络数据传输量增加，D.Yue等在文献(A Delay System Method for Designing Event-Triggered Controllers of Networked Control Systems, IEEE Transactions on Automatic C〇ntr〇l，2013)中提出了一种基于系统状态变化门限的事件触发型变采样周期 方法，该方法通过在传感器端设置基于门限的事件触发模块并通过该模块监测系统状态采 样值的变化，只有当变化值达到设定的门限值时，传感器端才会向网络发送本次采样数据 并进而完成一次控制，否则不向网络发送采样数据，如此可以有效降低网络数据传输量，并 保证控制系统对系统状态变化的快速响应。但此方法的缺陷是不能保证控制系统对控制器 端控制性能状态变化的快速监测和实时控制。
[0007] 现有的上述方法都具有一定的局限性，不能满足网络带宽受限、对系统控制性能 监测和系统响应快速性要求高的电动汽车动力和底盘网络化控制系统的实际应用。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明提供了一种电动汽车的不对等式变周期动态调节网络化控制装 置，用于抑制网络诱导延时对系统控制性能监测和系统响应快速的影响，同时降低网络数 据传输量。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
[0010] 本发明的电动汽车的不对等式变周期动态调节网络化控制装置，包括比较模块、 控制器模块、调度器模块和综合模块，其中调度器模块又包含周期调度模块、优先级调度模 块和调度综合模块;车辆的传感器通过CAN网络与比较模块连接，比较模块与控制器模块和 周期调度模块连接，周期调度模块与优先级调度模块连接，周期调度模块、优先级调度模块 还与调度综合模块连接，调度综合模块、控制器模块还分别与综合模块连接;综合模块通过 CAN网络与车辆各执行器连接；
[0011]所述比较模块根据接收的传感器信息以及驾驶员命令产生控制性能参数；
[0012] 所述控制器模块根据比较模块产生的控制性能参数产生控制命令；
[0013] 所述周期调度模块根据控制性能参数，确定控制命令的发送周期，发送周期的配 置原则为:控制性能参数表征的控制性能越差时，控制命令的发送周期越小；反之，控制命 令的发送周期越大；
[0014] 所述优先级调度模块采用固定优先级或变优先级的方式确定控制命令发送的优 先级，其中固定优先级是指控制命令的发送优先级确定后一直保持不变;变优先级指的是 基于周期调度模块产生的控制命令发送周期确定各个控制命令的优先级，其原则为:控制 命令的发送周期越大，分配的优先级越低;反之发送周期越小，分配的优先级越高；
[0015] 所述调度综合模块根据周期调度模块产生的发送周期和优先级调度模块产生的 发送优先级，产生相应的调度命令；
[0016] 所述综合模块根据调度综合模块产生的调度命令，将控制器模块产生的控制命令 按照其对应的发送周期和优先级通过CAN网络发送至对应的执行器，由此实现车辆的网络 化控制。
[0017] 较佳的，所述的周期调度模块采用静态分段式策略确定控制命令发送周期：
[0018] 首先确定系统控制性能综合评价指标的可能变化范围，将该变化范围分成N段，同 时选取控制命令可用的N种发送周期；
[0019] 然后将控制性能综合评价指标的各个分段与对控制命令的N种发送周期一一对 应;其中，N为大于或等于2的整数；
[0020] 最后，通过在线计算当前系统的控制性能综合评价指标值即可得出对应的周期 值，采用该周期值发送对应的控制命令。
[0021] 较佳的，车辆控制性能综合评价指标为：
[0022] Qc = kie+k2 Δ e ；
[0023] 其中，e为所述比较模块获得的控制性能参数目标值与实际值间的误差向量；Δ e 为所述比较模块获得的控制性能参数误差变化向量，kl和k2分别为权重系数。
[0024] 较佳的，所述周期调度模块采用动态调节策略确定所述发送周期：（1)首先根据采 样周期对控制性能的影响规律，制定调度算法和策略，（2)基于控制性能误差、误差变化量 参数，利用调度算法和策略实现实时