电动汽车的反馈式变优先级组合传输网络化控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车的反馈式变优先级组合传输网络化控制装置，属于汽车控制 领域。
【背景技术】
[0002] 电动汽车作为新能源汽车的一个主流分支获得了人们的极大重视。作为电动汽车 的核心部件，动力及底盘控制系统属于涉及行车安全和动力性能的强实时性系统。同时随 着对电动汽车安全、节能和智能化程度要求的不断提高，实现动力和底盘控制系统的高度 集成已经成为趋势和迫切需求。
[0003] 随着汽车控制理论、汽车电子技术、车载网络技术的发展，汽车控制系统发生了巨 大变化，采用车载网络互连、实现各子控制系统的集成，即汽车控制的网络化已经成为技术 主流。尤其是CAN-Controller Area Network技术的成功推广，极大地促进了汽车网络化的 进展。由于CAN的实时性和可靠性，其在汽车动力和底盘控制系统网络化集成中被普遍采 用。鉴于CAN在汽车控制中的优势地位，电动汽车的动力和底盘集成控制也通常采用CAN协 议网络实现。
[0004] CAN协议网络的应用可以为电动汽车动力和底盘集成控制系统提供数据传输共享 的手段，但通过CAN协议网络进行数据传输的方式也会给控制系统带来额外的新问题，诸如 网络带宽受限、数据传输量大引起的网络诱导延时、优先级竞争问题等。CAN协议规定的最 高为lmbits/s的带宽限制了数据传输的速度。受制于带宽的限制，数据传输量和优先级是 影响C A N协议网络诱导延时的重要因素 。G . C e n a等人在文献 (De lay analysisofprioritypromotionsys terns，Computercom muni cat ions，2000 ·)中指出 在CAN协议网络上通信时，数据传输量越大、优先级越低的信息将会经历更长的延时。 Z.Shui 等人在文南犬（Lateralmotioncontrolforfour-wheel-independent-driveelectricvehiclesusingoptimaltorqueallocationanddynamic me ssage priority scheduling，Control Engineering Practice，2014.)中指出：当电动汽车的车辆控制器与 4个驱动电机控制器和1个主动前轮转向控制单元间即前向通道采用CAN协议网络互连，同 时传感器和车辆控制器间即反馈通道采用专线直接连接的情况下，CAN协议网络导致的诱 导延时会严重影响车辆侧向运动控制的性能，甚至使系统失稳。该文献提出了一种基于模 型的决策方法用于实现信息优先级的动态调节。这种基于模型的决策方法以降低网络诱导 延时对系统模型的干扰为目标来实现优先级的动态调节，一定程度上保证了系统的控制性 能，但控制性能改善和优先级调节之间的联系不够直接，且需要事先建立系统的精确模型， 非常不利于在实际系统中应用，同时该方法仅关注优先级问题，而不关注网络数据流量降 低问题，因此对网络传输优先权竞争、网络诱导延时的抑制程度以及控制性能的改善有限， 也不利于未来其它节点的互连集成。
[0005] 现有其它的用于汽车网络化控制系统的优先级动态调度方法通常以信息的延时 或者距离截止期的时间大小作为反馈，用于信息优先级的动态调节，如著名的H)F即截止期 先到优先等，但该类动态优先级调节方案对于控制性能的改善属于一类间接方法，对控制 性能的改善不提供保证，不适用于电动汽车动力和底盘等强实时性控制系统。
[0006] 当前现有的电动汽车动力和底盘网络化控制系统优先级调节方法一般都具有一 定局限性，不利于在实际系统中应用。
【发明内容】
[0007] 针对上述技术问题，本发明提供一种电动汽车用控制性能反馈式变优先级组合传 输网络化控制装置，抑制网络诱导延时及传输优先权竞争对系统的影响，同时降低网络数 据传输量。
[0008] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0009] 电动汽车的反馈式变优先级组合传输网络化控制装置，包括比较模块、控制器模 块、调度器模块和综合模块;车辆的传感器与比较模块连接，比较模块分别与控制器模块、 调度器模块连接，控制器模块、调度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；
[0010]比较模块，实现车辆目标参数与实际参数的比较，为控制器模块和调度器模块提 供控制性能参考；
[0011] 控制器模块，根据车辆控制性能依据预置的策略和算法处理计算产生相应的控制 命令，用于实时调节执行器动作；
[0012] 调度器模块，根据车辆控制性能依据相应的策略和算法处理计算产生优先级命 令，优先级命令的配置原则为：系统控制性能较差时，采用较高优先级，提高控制命令发送 的优先权，抑制网络排队延时，达到快速改善控制性能的效果，反之，控制性能较好时，可以 适当降低优先级，为其它实时应用提供优先带宽；
[0013] 综合模块，实现多个控制命令的组合及其和优先级命令的组合，并实现组合信息 的发送;首先综合模块将各执行器命令进行组合，共享单个数据帧实现一发多收式发送，达 到降低网络数据传输量的目的，同时提高各执行器的同步性;接着综合模块将对组合的控 制命令信息和优先级命令信息进行综合，实现按照新的优先级向网络发送组合控制命令的 目的，其中组合控制命令数据放入CAN数据帧的数据域内，优先级信息放入CAN数据帧的ID 域内。
[0014] 其中，调度器模块采用静态分级调节模式或动态调节模式;具体为：
[0015] 静态分级调节模式：（1)定义车辆控制性能的综合评价指标，包含控制性能参数误 差、误差变化量，并把控制性能按照评价指标划成多个分段；（2)设定多个合理的固定优先 级，每个分段与相应的优先级相对应，具体运行时信息的优先级只在设定的优先级集合内 实现查表式分段调节;控制性能分段与优先级之间的对应原则为:控制性能越差的分段，对 应的被分配的优先级越高，则控制命令的延时越小，进而起到快速改善控制性能的目的，反 之，控制性能越好，则可以适当降低控制命令发送的优先级，为其它实时性控制提供优先通 道，达到网络资源的合理共享利用；
[0016]动态调节模式:获得控制性能参数，利用控制性能参数驱动算法模块，算法模块根 据算法计算得到优先级。算法为如PID类或者模糊推理等智能算法。
[0017]其中，车辆控制性能的评价指标为：
[0018] Qc = 9(kie+k2 Δ e)
[0019] 其中Θ为量化系数，e为控制性能参数目标值与实际值间的误差向量；Δ e为控制性 能参数误差变化量向量，k#Pk2分别为权重系数。
[0020] 该电动汽车的反馈式变优先级组合传输网络化控制装置的工作流程为：
[0021] (1)通过比较模块实现车辆控制性能参数的采集；
[0022] (2)控制器模块依据控制性能参数产生相应的控制命令；同时通过调度器模块依 据控制性能参数产生相应的优先级配置，优先级配置原则遵循控制性能越差时，信息被分 配的优先级越高，进而控制命令经历的网络诱导延时越小，从而达到改善控制性能的目的， 反之，则适当降低优先级，为其它强实时应用提供带宽应用优先权；
[0023] (3)最后通过综合模块实现多个控制命令的组合发送，达到降低网络传输量的目 的，进而进一步降低网络诱导延时，并接着实现组合控制命令和优先级命令的组合，实现向 网络的发送。
[0024] 本发明提供的电动汽车的反馈式变优先级组合传输网络化控制装置，采用基于车 辆控制反馈的变优先级调度，同时采用多命令组合发送的模式，在抑制网络诱导延时影响 保证控制性能改善的同时降低了网络数据传输量，从而有效提高了车辆的控制性能，并节 省了网络带宽资源。另外反馈信息仅基于容易获得的控制性能参数，不需要知道系统的精 确模型，简单、实用，同时调度器模块在基于控制性能反馈计算优先级命令时，如采用静态 的分级调节模式可以使本方案的实现进一步被简化，从而提高其处理的快速性和实用性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构不意图；
[0026]图2为实施例的电动汽车侧向运动控制执行解析图；
[0027]图3为实施例的控制执行解析图；
[0028] 图4为实施例的控制系统数据包结构图；
[0029] 图5为实施例的优先级静态分段调整图；
[0030] 图6为实施例的优先级动态调节图。
【具体实施方式】
[0031] 结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0032] 根据电动汽车的具体应用特性，采用基于控制性能的反馈实现变优先级调节，同 时采用信息组合方式实现多个控制命令信息的共帧发送，在抑制网络诱导延时对系统性能 影响的同时降低总的网络数据传输量。
[0033] 如图1所示，某电动汽车的动力及底盘