电动汽车用轮毂电机并行免疫PID控制方法研究

黄琴宝 林佳俊、余峰峰 杭州职业技术学院青年汽车学院

前言：本论文针对PID算法在电动汽车用轮毂电机控制上的局限性，结合人工免疫算法的优势，给出了一种适用于电动汽车轮毂电机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

针对PID 参数优化问题的特点，构造了求解该问题的人工免疫算法(AIA) 。

1.1 确定抗体抗原

1.2 抗体编码

根据实际情况，以十进制编码方式建立参数空间和参数编码空间的一一对应关系。

1.3 初始抗体群的产生

1.4 克隆选择、交叉和变异

使用遗传算法中精英保留策略。然后用两个抗体根据预设的交叉概率交叉。随后选择两个抗体根据预设的变异概率变异。

其控制算法为：

根据以上几种情况，则免疫PID控制算法输出为：

2 工程试验验证

将自行设计的整车控制器和轮毂电机控制器安装到四轮轮毂电机驱动的电动沙滩车样车上进行了试验。

分别使用传统PID算法和免疫PID算法编写电动汽车的驱动控制程序，得到的电动汽车输出转速的超调量和调节时间分别如图4所示。

图4 超调量及调节时间

从图中可以看出，传统PID控制算法的超调量为2.1v，系统稳定下来的调节时间为5s。免疫PID控制算法的超调量为1.8v，系统稳定下来的调节时间为3.5s。

3 结论

将控制器的性能指标作为优化问题的目标函数视为抗原，将PID的3个增益系数作为优化问题的解视为抗体，采用十进制编码的方式实现抗体的编码，通过克隆选择、交叉和变异方式实现新抗体的生成并采用基于抗体浓度的调节机制和多样性保持策略实现抗体浓度和多样性的控制，从而实现了使轮毂电机工作状态处于最优状态，提高控制质量。

通过在自行设计的电动沙滩车上进行的试验表明该算法相比传统PID控制算法在超调量和调节时间等参数控制方面具有优势。