一种后加装拖车同步制动方法和装置与流程

1.本发明涉及车辆装置领域，尤其涉及一种后加装拖车同步制动方法和装置。


背景技术：

2.目前后加装拖车的制动经常采用惯性制动或者开关量式电磁制动，该制动力为释放或制动两种状态，施加在拖车上的制动力无法与牵引车做到匹配，从而造成行车舒适性降低，更为严重的会影响行车安全。传统方案依赖加速度计和手动设置增益，其中，通过加速度计测量制动状态下的牵引车辆的减速度a，根据该减速度a计算出施加在拖车上的制动力矩t，然后通过线性电磁阀输出该制动力矩t，这种方法对加速度计的安装位置和角度有一定要求，且加速度计测量结果会引入车身的震动，因此在某些工况下加速度计不能准确反映出牵引车辆的制动状态。手动设定增益需要获得拖车质量，这会增加用户使用难度。


技术实现要素：

3.本发明提供一种后加装拖车同步制动方法和装置。采用本发明的方法和装置，可以有效解决由于加速度计引入的车身震动而带来的误差，提高控制精度，且无需手动设定增益，提高易用性。
4.第一方面，本发明提供了一种后加装拖车同步制动方法，包括：步骤1，获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；步骤2，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2建立对应所述牵引车和拖车的状态观测器，根据对应所述牵引车和拖车的状态观测器计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；步骤3，判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。
5.进一步地，所述根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2建立对应所述牵引车和拖车的状态观测器，根据对应所述牵引车和拖车的状态观测器计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2，包括：根据所述牵引车的速度v1建立对应牵引车的第一状态观测器，根据所述牵引车的第一状态观测器计算牵引车的加速度a1；根据所述拖车的速度v2建立对应拖车的第二状态观测器，根据所述拖车的第二状态观测器计算拖车的加速度a2。
6.进一步地，所述制动方法之前还包括：
7.基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v1和牵引车的车辆加速度a1作为状态变量，建立对应牵引车的第一状态观测器：
[0008][0009][0010]
其中，代表通过第一状态观测器观测到的状态变量，
代表第一状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v1代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第一状态观测器观测到的车速，l
11
和l
12
代表第一状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a1与一致；基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v2和牵引车的车辆加速度a2作为状态变量，建立对应拖车的第二状态观测器：
[0011][0012][0013]
其中，代表通过第二状态观测器观测到的状态变量，代表第二状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v2代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第二状态观测器观测到的车速，l
21
和l
22
代表第二状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a2与一致。
[0014]
进一步地，判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，包括：判断所述刹车踏板行程s是否大于阈值和/或所述牵引车的加速度a1是否小于0。
[0015]
进一步地，根据所述牵引车及拖车的加速度计算对后拖车的制动扭矩，包括：根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2计算偏差值，然后将该偏差值作为控制器的输入，由控制器输出制动扭矩t。
[0016]
第二方面，本发明还提供了一种后加装拖车同步制动装置，包括：第一处理模块，用于获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；第二处理模块，用于基于状态观测器，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；第三处理模块，用于判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。
[0017]
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述后加装拖车同步制动方法的步骤。
[0018]
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述后加装拖车同步制动方法的步骤。
[0019]
第五方面，本发明还提供一种牵引车，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述后加装拖车同步制动方法的步骤。
[0020]
本发明提供的一种后加装拖车同步制动方法、装置、设备和介质具有以下优点：通过获取牵引车辆、拖车的速度和刹车踏板行程s，利用观测器实时计算出牵引车辆、拖车的加速度，然后判断所述刹车踏板行程s和/或所述牵引车的加速度是否满足预设条件，若满足，则根据牵引车辆、拖车的加速度计算出制动扭矩，并通过线性电磁阀输出该制动扭矩，从而在不依赖加速度计的情况下，实现牵引车和拖车车辆制动力的匹配，达到提高行车安
全和舒适性的目的，且输出制动扭矩是线性可调的。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1是根据本发明提供的后加装拖车同步制动方法的一些实施例的流程示意图；
[0023]
图2是根据本发明提供的后加装拖车同步制动方法的一个应用场景的示意图；
[0024]
图3是根据本发明提供的后加装拖车同步制动装置的一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0025]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
[0028]
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
[0029]
本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
[0030]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0031]
请参阅图1，图1是本发明提供的后加装拖车同步制动方法的一些实施例的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0032]
步骤1，获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s。
[0033]
作为示例，可以通过can总线获取牵引车速度v1和刹车踏板行程s，可通过安装在拖车上的速度传感器获得拖车速度v2。
[0034]
步骤2，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2建立对应所述牵引车和拖车的状态观测器，根据所述对应所述牵引车和拖车的状态观测器计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2。
[0035]
在一些实施例中，可以根据所述牵引车的速度v1建立对应牵引车的状态观测器，根据所述牵引车的状态观测器计算牵引车的加速度a1；根据所述拖车的速度v2建立对应拖车的状态观测器，根据所述拖车的状态观测器计算拖车的加速度a2。
[0036]
作为示例，状态观测器的建立过程可以参考以下步骤：
[0037]
(1)根据汽车恒加速度模型v＝at，并选取v和a作为状态变量x，v作为输出变量y；
[0038][0039]
(2)根据现代控制理论建立如下状态空间方程：
[0040][0041]
y＝[1 0]*x＝c*x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(2)
[0042]
其中，表示状态变量x的导数。
[0043]
(3)根据(2)的a和c计算系统能观性矩阵为：
[0044][0045]
其中，n的秩为2，因此以上系统能观。
[0046]
(4)介于以上系统能观，建立如下状态观测器：
[0047][0048][0049]
公式(4)为状态观测器，其中，代表通过状态观测器观测到的状态变量，表示观测状态变量的导数，l1和l2代表观测器的反馈增益，v是步骤1中获取的实际的速度，表示通过状态观测器观测到的输出变量(即通过状态观测器观测到的速度)。
[0050]
(5)状态观测器中的l1和l2可以通过下述的方法获得：
[0051]
公式(2)与公式(4)作差得到实际状态变量与观测到的状态变量误差方程：
[0052][0053]
其中
[0054]
将v＝y＝c*x和带入上式，化简可得：
[0055][0056]
通过调整反馈增益l1和l2可以使上述误差方程的解收敛于零，从而使得观测器的状态变量跟踪实际状态变量x。
[0057]
参考上述过程，可以基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v1和牵引车的车辆加速度a1作为状态变量，建立对应牵引车的第一状态观测器，第一状态观测器的公式为：
[0058][0059][0060]
其中，代表通过第一状态观测器观测到的状态变量，
代表第一状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v1代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第一状态观测器观测到的车速，l
11
和l
12
代表第一状态观测器的反馈增益，由于状态变量跟踪实际状态变量x1，因此通过公式(7)计算得到的即为实际的v1值和牵引车加速度a1值；
[0061]
基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v2和牵引车的车辆加速度a2作为状态变量，建立对应拖车的第二状态观测器，第二状态观测器的公式为：
[0062][0063][0064]
其中，代表通过第二状态观测器观测到的状态变量，代表第二状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v2代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第二状态观测器观测到的车速，l
21
和l
22
代表第二状态观测器的反馈增益，由于状态变量跟踪实际状态变量x2，因此通过公式(8)计算得到的即为实际的v2值和牵引车加速度a2值。
[0065]
步骤3，判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。
[0066]
在一些实施例中，可以根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2计算偏差值，然后将该偏差值作为控制器的输入，由控制器输出制动扭矩t。
[0067]
在一个应用场景中，如图2所示，在根据车速、刹车行程进行加速度观测、刹车动作判断以及制动扭矩计算后，通过控制器输出为制动扭矩t，然后根据制动扭矩查表(该表格预先标定得到)得到控制信号u。将控制信号u施加到直流电源上，该电源输出幅值可变的电压，所述电压再施加到线性电磁阀上。其中，控制器可以选择pi控制器。
[0068]
在一些实施例中，第一预设条件为：刹车行程s是否大于阈值；第二预设条件为：所述牵引车的加速度a1是否小于0，可以根据第一预设条件和第二预设条件进行刹车动作判断。
[0069]
请参阅图3，图3是根据本发明提供的后加装拖车同步制动装置的一些实施例的结构示意图，作为对上述各图所示方法的实现，本发明还提供了一种后加装拖车同步制动装置的一些实施例，这些装置实施例与图1所示的一些方法的实施例相对应，且该装置可以应用于各种电子设备中。
[0070]
如图3所示，一些实施例的后加装拖车同步制动装置400包括第一处理模块301、第二处理模块302、第三处理模块303：第一处理模块，用于获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；第二处理模块，用于基于状态观测器，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；第三处理模块，用于判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭
矩，根据该制动扭矩制动后拖车。
[0071]
在一些实施例的可选实现方式中，第二处理模块，还用于根据所述牵引车的速度v1建立对应牵引车的第一状态观测器，根据所述牵引车的第一状态观测器计算牵引车的加速度a1；根据所述拖车的速度v2建立对应拖车的第二状态观测器，根据所述拖车的第二状态观测器计算拖车的加速度a2。
[0072]
在一些实施例的可选实现方式中，基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v1和牵引车的车辆加速度a1作为状态变量，建立对应牵引车的第一状态观测器：
[0073][0074][0075]
其中，代表通过第一状态观测器观测到的状态变量，代表第一状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v1代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第一状态观测器观测到的车速，l
11
和l
12
代表第一状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a1与一致；
[0076]
基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v2和牵引车的车辆加速度a2作为状态变量，建立对应拖车的第二状态观测器：
[0077][0078][0079]
其中，代表通过第二状态观测器观测到的状态变量，代表第二状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v2代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第二状态观测器观测到的车速，l
21
和l
22
代表第二状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a2与一致。
[0080]
在一些实施例的可选实现方式中，第三处理模块，还用于判断所述刹车踏板行程s是否大于阈值和/或所述牵引车的加速度a1是否小于0。
[0081]
在一些实施例的可选实现方式中，根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2计算偏差值，然后将该偏差值作为控制器的输入，由控制器输出制动扭矩t
[0082]
可以理解的是，该装置中记载的各模块与参考图1描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作、特征以及产生的有益效果同样适用于装置及其中包含的模块、单元，在此不再赘述。
[0083]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0084]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可
借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分上述的方法。
[0085]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种后加装拖车同步制动方法，其特征在于，应用于牵引车对后拖车的制动，制动方法包括：步骤1，获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；步骤2，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2建立对应所述牵引车和拖车的状态观测器，根据对应所述牵引车和拖车的状态观测器计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；步骤3，判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。2.根据权利要求1所述的后加装拖车同步制动方法，其特征在于，所述根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2建立对应所述牵引车和拖车的状态观测器，根据所述对应所述牵引车和拖车的状态观测器计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2，包括：根据所述牵引车的速度v1建立对应牵引车的第一状态观测器，根据所述牵引车的第一状态观测器计算牵引车的加速度a1；根据所述拖车的速度v2建立对应拖车的第二状态观测器，根据所述拖车的第二状态观测器计算拖车的加速度a2。3.根据权利要求2所述的后加装拖车同步制动方法，其特征在于，所述制动方法之前还包括：基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v1和牵引车的车辆加速度a1作为状态变量，建立对应牵引车的第一状态观测器：建立对应牵引车的第一状态观测器：其中，代表通过第一状态观测器观测到的状态变量，代表第一状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v1代表获取的车辆的速度，代表第一状态观测器观测到的车速，l
11
和l
12
代表第一状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a1与一致；基于汽车恒加速度模型，选取牵引车的速度v2和牵引车的车辆加速度a2作为状态变量，建立对应拖车的第二状态观测器：建立对应拖车的第二状态观测器：其中，代表通过第二状态观测器观测到的状态变量，代表第二状态观测器观测到的状态变量的一阶导数，v2代表获取的车辆的速度，代表获取的车辆的速度，代表第二状态观测器观测到的车速，l
21
和l
22
代表第二状态观测器的反馈增益，牵引车加速度a2与一致。4.根据权利要求1所述的后加装拖车同步制动方法，其特征在于，判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，包括：
判断所述刹车踏板行程s是否大于阈值和/或所述牵引车的加速度a1是否小于0。5.根据权利要求1所述的后加装拖车同步制动方法，其特征在于，根据所述牵引车及拖车的加速度计算对后拖车的制动扭矩，包括：根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2计算偏差值，然后将该偏差值作为控制器的输入，由控制器输出制动扭矩t。6.一种后加装拖车同步制动装置，其特征在于，包括：第一处理模块，用于获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；第二处理模块，用于基于状态观测器，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；第三处理模块，用于判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的后加装拖车同步制动方法的步骤。8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的后加装拖车同步制动方法的步骤。9.一种牵引车，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述后加装拖车同步制动方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种后加装拖车同步制动方法和装置，其中，该方法包括：获取牵引车的速度v1、拖车的速度v2和刹车踏板行程s；基于状态观测器，根据所述牵引车的速度v1和拖车的速度v2计算牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2；判断所述刹车踏板行程s是否满足第一预设条件和/或所述牵引车的加速度a1是否满足第二预设条件，若满足，则根据所述牵引车的加速度a1和拖车的加速度a2的偏差值确定施加在拖车上的制动扭矩，根据该制动扭矩制动后拖车。本发明不依赖加速度计和手动设置增益，且输出制动扭矩是线性可调的，实现牵引车辆和拖车车辆制动力的匹配，达到提高行车安全和舒适性的目的。达到提高行车安全和舒适性的目的。达到提高行车安全和舒适性的目的。


技术研发人员：聂兵
受保护的技术使用者：青岛建邦汽车科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/7/6