基于改进滑模观测器的 EMB夹紧力估计与融合控制
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沈阳工业大学化工过程自动化学院 辽阳 111003

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中图分类号:

U463.5;TN60

基金项目:

辽宁省自然科学基金(2015020103)项目资助


EMB clamping force estimation and fusion control based on improved sliding mode observer
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Affiliation:

School of Chemical Process Automation, Shenyang University of Technology, Liaoyang 111003, China

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    摘要:

    针对电子机械制动(EMB)系统中力传感器易受环境干扰,导致反馈失真并且成本高昂的问题,提出了一种无传感器的夹紧力估计方法与复合控制策略。首先建立EMB系统的机电耦合模型,在此基础上设计改进型滑模观测器,采用饱和函数替代传统符号函数大幅降低抑制抖振,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明观测误差的有限时间收敛性;其次建立扩张扰动状态观测器以估计系统未建模扰动,将扰动值前馈补偿至控制器设计基于扰动补偿的夹紧力控制策略。基于双幂次趋近律设计一种由其改进而来的新型趋近律,将双幂次趋近律中的一个幂次项改进为变增益函数项,在不丢失收敛速度的同时有效抑制抖振。基于非奇异终端滑模面与改进趋近律设计控制方法,在台架实验中与双幂次趋近律、指数趋近律和PID算法相对比,结果表明在缓和或者紧急制动工况中,所提算法控制性能有较好的夹紧力快速跟踪、较高的控制精度和较强的抗干扰能力。

    Abstract:

    To address the issues of environmental interference and high cost of force sensors in electro-mechanical brake (EMB) systems, this paper proposes a sensorless clamping force estimation method and a composite control strategy. An electromechanical model of the EMB system is established and an improved sliding mode observer using a saturation function is designed to reduce chattering. The finite-time convergence of the observer is proven via Lyapunov theory. An extended state observer is also designed to estimate and compensate for unmodeled disturbances via feedforward control. Furthermore, a novel reaching law is developed by modifying the dual-power reaching law with a variable-gain function to suppress chattering while maintaining convergence speed. A controller based on a nonsingular terminal sliding mode and the improved reaching law is constructed. Bench tests show that the proposed method outperforms dual-power, exponential reaching law and PID methods, offering faster force tracking, higher precision, and enhanced anti-interference capability under various braking conditions.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

蔺秋泓,高成,李豪坤,年珊珊.基于改进滑模观测器的 EMB夹紧力估计与融合控制[J].电子测量技术,2026,49(10):79-87

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