一种行星减速器空载回差补偿控制方法及系统与流程
本发明涉及齿轮传动间隙控制与电动汽车驱动电控，具体为一种行星减速器空载回差补偿控制方法及系统。
背景技术：
1、行星减速器是行星齿轮传动结构的减速装置，由太阳轮、行星轮、行星架、内齿圈四大核心齿轮构件组成，因行星轮围绕中心太阳轮自转和公转，如同行星绕恒星运转，故而得名行星减速器，该类减速器广泛配套于电动汽车驱动系统，依靠多层齿轮啮合实现减速增扭；但多层齿轮啮合副叠加会形成固有齿侧间隙，车辆空载滑行、动力换向过程中齿轮啮合面反复脱啮、反向贴合，传动间隙会引发空程冲击、齿轮敲击、行驶顿挫等问题，行业普遍采用预紧转矩补偿方式抑制回差缺陷。
2、现有技术中，现有行星减速器回差检测模型影响因素单一、权重无法在线自适应更新、间隙辨识精度随车辆老化与工况变化持续衰减，且预紧补偿转矩固定无分级适配、无动力学平滑约束，易产生补偿不足或转矩突变冲击、整车行驶平顺性差的问题。
3、基于此，本发明提供了一种行星减速器空载回差补偿控制方法及系统，以解决上述所提出的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种行星减速器空载回差补偿控制方法及系统，本发明通过融合齿轮长期磨损、齿轮壳体热变形与空载瞬时冲击扰动多维度影响因素，结合工况激励下带动态遗忘因子的递推最小二乘自适应权重迭代机制，实现了减速器齿侧间隙全生命周期、全工况、高精度的动态实时辨识，并根据实时间隙分级、驾驶意图与整车动力学多约束边界，构建工况自适应预紧转矩匹配策略，并通过车速、温度动态修正与动力学自适应限幅、车速可变参数平滑滤波的双重优化，在彻底抑制减速器空载回差冲击、消除传动空程的同时，极大提升了转矩补偿过程的整车行驶平顺性与控制鲁棒性。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供了一种行星减速器空载回差补偿控制方法，包括以下步骤：
4、s1：实时采集电动汽车驱动电机转速、转矩、车速及踏板状态的行车多源状态数据，识别行星减速器空载、动力换向工况，提取齿轮啮合间隙对应的回差非线性特性；
5、s2：构建包含磨损累积、热变形、冲击载荷修正的多因子耦合自适应回差演化模型，利用行车实时数据迭代更新模型权重，耦合多影响因素动态拟合齿侧间隙变化规律并输出实时间隙数值；
6、s3：基于车辆纵向动力学约束、驾驶意图及输出的实时间隙数值构建自适应预紧转矩分配策略，通过动态限幅平滑处理生成兼顾回差消除与行驶平顺性的最优补偿指令；
7、s4：根据输出的最优补偿指令，控制驱动电机控制器输出叠加补偿分量的目标转矩。
8、基于上述方法，本发明还提出一种行星减速器空载回差补偿控制系统，包括数据采集与工况识别单元、多因子耦合间隙观测单元、自适应补偿指令优化单元、电机转矩执行控制单元，其中：
9、所述数据采集与工况识别单元：用于实时采集电动汽车驱动电机转速、转矩、车速及踏板状态的行车多源状态数据，识别减速器空载、动力换向工况并提取回差非线性特性；
10、所述多因子耦合间隙观测单元：用于构建多因子耦合自适应回差演化模型，根据行车实时数据迭代更新模型权重，动态拟合齿侧间隙变化规律并输出实时间隙数值；
11、所述自适应补偿指令优化单元：用于结合车辆纵向动力学约束、驾驶意图及实时间隙数值构建预紧转矩分配策略，通过动态限幅平滑处理生成最优补偿指令；
12、所述电机转矩执行控制单元：用于根据最优补偿指令控制驱动电机控制器输出叠加补偿分量的目标转矩。
13、所述数据采集与工况识别单元包括行车数据实时采集模块、减速器工况判别模块、回差特征提取模块，其中：
14、所述行车数据实时采集模块：用于实时采集电动汽车驱动电机转速、转矩、车速及踏板状态的行车多源状态数据；
15、所述减速器工况判别模块：基于采集的行车多源状态数据识别减速器空载滑行、动力正向驱动、动力换向切换的动力换向工况；
16、所述回差特征提取模块：用于针对识别出的减速器空载滑行与动力换向工况，提取齿轮啮合间隙对应的回差非线性变化特征。
17、所述多因子耦合间隙观测单元包括多因子模型构建模块、模型权重自适应迭代模块、动态间隙求解输出模块，其中：
18、所述多因子模型构建模块：用于构建集成齿轮磨损累积、齿轮与壳体热变形、空载冲击载荷偏差修正的多因子耦合自适应回差演化模型框架；
19、所述模型权重自适应迭代模块：用于利用实时行车多源状态数据持续迭代更新模型权重系数；
20、所述动态间隙求解输出模块：基于多因子耦合规律动态拟合齿侧间隙实时变化趋势，计算并输出当前工况下的实时齿侧间隙数值。
21、所述多因子模型构建模块的具体操作如下：
22、a1：根据车辆累计行驶里程l与电机历史转矩载荷谱，采用archard磨损公式计算齿面体积流失量，并结合齿宽b、齿轮啮合角将体积流失量换算为磨损等效侧隙增量：
23、a2：根据减速器油温，分别计算太阳轮、行星轮与齿圈的单齿轮热膨胀量，再根据各齿轮啮合相位关系加权折算得到纯热变形侧隙变化量；
24、a3：根据电机转矩变化率与车辆纵向冲击度，计算空载冲击载荷对应的瞬时附加侧隙修正系数，并利用该修正系数对a2输出的纯热变形侧隙变化量进行动态缩放，得到冲击耦合修正热变形侧隙；
25、a4：接收模型权重自适应迭代模块（22）输出的动态归一化权重、，将a1输出的磨损等效侧隙增量、a3输出的冲击耦合修正热变形侧隙加权融合，求解当前工况下综合齿侧间隙估算值。
26、所述模型权重自适应迭代模块的具体操作如下：
27、b1：实时监测电机转矩变化率与车速变化率，当且时，判定当前工况为充分激励工况，触发权重更新；否则，保持当前权重系数不变；
28、式中，为转矩变化率激励阈值，为车速变化率激励阈值，两类阈值均通过台架标定获得；
29、b2：将触发时刻前n个采样周期的历史数据存入滑动缓存窗口；所述数据包括对应时刻的累计行驶里程、油温、转矩变化率及实测等效回差；
30、b3：采用带遗忘因子的递推最小二乘法更新a4中的权重系数、：
31、；
32、；
33、；
34、式中，为第k个采样周期的权向量，其两个分量分别对应磨损因子权重与热变形因子权重，为第k个采样周期的模型输入磨损等效侧隙增量与修正后热变形侧隙变化量，为第k个采样周期的实测等效回差值，为增益向量，为协方差矩阵，为单位矩阵，为遗忘因子。
35、所述自适应补偿指令优化单元包括多约束条件融合模块、自适应预紧转矩分配模块、转矩平滑优化处理模块，其中：
36、所述多约束条件融合模块：用于融合车辆纵向动力学约束、驾驶员行驶意图以及实时齿侧间隙观测值，建立多条件联动的补偿计算边界；
37、所述自适应预紧转矩分配模块：用于根据实时间隙大小动态匹配对应的预紧补偿转矩，构建随工况自适应变化的转矩分配策略；
38、所述转矩平滑优化处理模块：用于对原始补偿转矩进行动态限幅与平滑滤波处理，抑制转矩突变冲击，生成兼顾消隙效果与整车平顺性的最优补偿指令。
39、所述自适应预紧转矩分配模块的具体操作如下：
40、c1：接收多因子耦合间隙观测单元输出的实时综合齿侧间隙估算值，将间隙划分为微小间隙、中等间隙、大间隙三级区间；
41、c2：同步解析整车动力需求与驾驶意图，区分滑行、低速换向、起步三类易产生回差冲击的目标工况；
42、c3：建立间隙区间与工况类型一一对应的基础预紧转矩基准表，间隙越大匹配的基础预紧转矩幅值越高；
43、c4：基于当前车速、电机温度对基础预紧转矩做工况修正，得到原始补偿预紧转矩，输出至转矩平滑优化处理模块做平滑限幅处理。
44、所述转矩平滑优化处理模块的具体操作如下：
45、d1：接收自适应预紧转矩分配模块输出的原始补偿转矩，结合当前电机稳态输出转矩、整车纵向动力学约束实时计算动态转矩上下限幅阈值；
46、d2：采用动态阈值对原始补偿转矩进行截断限幅，剔除超出安全边界的突变转矩分量；
47、d3：对限幅后的补偿转矩采用渐变平滑滤波算法做连续过渡处理，消除转矩阶跃跳变；
48、d4：将经过限幅、平滑双重处理后的转矩数值封装为最优补偿指令，下发至电机转矩执行控制单元进行回差补偿执行。
49、所述电机转矩执行控制单元包括补偿指令接收解析模块、目标转矩叠加输出模块、电机实时执行驱动模块，其中：
50、所述补偿指令接收解析模块：用于实时接收最优回差补偿指令，提取精准的转矩补偿分量参数；
51、所述目标转矩叠加输出模块：用于将转矩补偿分量参数叠加至电机基础目标转矩，生成消除齿侧空载间隙的复合控制转矩；
52、所述电机实时执行驱动模块：用于驱动电机控制器执行复合目标转矩输出，提前抵消减速器齿侧空行程。
53、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
54、本发明通过融合齿轮长期磨损、齿轮壳体热变形与空载瞬时冲击扰动多维度影响因素，结合工况激励下带动态遗忘因子的递推最小二乘自适应权重迭代机制，实现了减速器齿侧间隙全生命周期、全工况、高精度的动态实时辨识，并根据实时间隙分级、驾驶意图与整车动力学多约束边界，构建工况自适应预紧转矩匹配策略，并通过车速、温度动态修正与动力学自适应限幅、车速可变参数平滑滤波的双重优化，在彻底抑制减速器空载回差冲击、消除传动空程的同时，极大提升了转矩补偿过程的整车行驶平顺性与控制鲁棒性。