電動(dòng)汽車(chē)用輪轂電機(jī)并行免疫PID控制方法研究

黃琴寶 林佳俊、余峰峰 杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年汽車(chē)學(xué)院

前言：本論文針對(duì)PID算法在電動(dòng)汽車(chē)用輪轂電機(jī)控制上的局限性，結(jié)合人工免疫算法的優(yōu)勢(shì)，給出了一種適用于電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)的基于人工免疫算法的PID控制算法。

1 基于人工免疫算法的PID控制算法

針對(duì)PID 參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題的特點(diǎn)，構(gòu)造了求解該問(wèn)題的人工免疫算法(AIA) 。

1.1 確定抗體抗原

1.2 抗體編碼

根據(jù)實(shí)際情況，以十進(jìn)制編碼方式建立參數(shù)空間和參數(shù)編碼空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.3 初始抗體群的產(chǎn)生

1.4 克隆選擇、交叉和變異

使用遺傳算法中精英保留策略。然后用兩個(gè)抗體根據(jù)預(yù)設(shè)的交叉概率交叉。隨后選擇兩個(gè)抗體根據(jù)預(yù)設(shè)的變異概率變異。

其控制算法為：

根據(jù)以上幾種情況，則免疫PID控制算法輸出為：

2 工程試驗(yàn)驗(yàn)證

將自行設(shè)計(jì)的整車(chē)控制器和輪轂電機(jī)控制器安裝到四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)沙灘車(chē)樣車(chē)上進(jìn)行了試驗(yàn)。

分別使用傳統(tǒng)PID算法和免疫PID算法編寫(xiě)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制程序，得到的電動(dòng)汽車(chē)輸出轉(zhuǎn)速的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間分別如圖4所示。

圖4 超調(diào)量及調(diào)節(jié)時(shí)間

從圖中可以看出，傳統(tǒng)PID控制算法的超調(diào)量為2.1v，系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)的調(diào)節(jié)時(shí)間為5s。免疫PID控制算法的超調(diào)量為1.8v，系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)的調(diào)節(jié)時(shí)間為3.5s。

3 結(jié)論

將控制器的性能指標(biāo)作為優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)視為抗原，將PID的3個(gè)增益系數(shù)作為優(yōu)化問(wèn)題的解視為抗體，采用十進(jìn)制編碼的方式實(shí)現(xiàn)抗體的編碼，通過(guò)克隆選擇、交叉和變異方式實(shí)現(xiàn)新抗體的生成并采用基于抗體濃度的調(diào)節(jié)機(jī)制和多樣性保持策略實(shí)現(xiàn)抗體濃度和多樣性的控制，從而實(shí)現(xiàn)了使輪轂電機(jī)工作狀態(tài)處于最優(yōu)狀態(tài)，提高控制質(zhì)量。

通過(guò)在自行設(shè)計(jì)的電動(dòng)沙灘車(chē)上進(jìn)行的試驗(yàn)表明該算法相比傳統(tǒng)PID控制算法在超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間等參數(shù)控制方面具有優(yōu)勢(shì)。