一、 概述

在控制系统算法开发中，需要对于某些重要信号做限制处理，对于限制条件恢复后，信号怎么输出的选择上也有多种选择，比如：限制条件满足，对输出信号作限制，限制条件恢复，输出信号立即恢复为正常值；或者限制条件恢复，输出信号按照一定的梯度逐渐恢复至正常值等等。具体选用哪种处理方式，取决于具体算法需求。本文就第二种处理方式，通过Simulink基本模块库，进行建模以及仿真验证。

二、 Simulink模型

根据以往的汽车电控软件开发经验，以整车跛行（整车出现故障，需要进行限速）扭矩限制搭建了如下图的Simulink算法模型：

模型输入信号说明：

LimCond_flg：信号限制条件

TqOrg_Nm：原始输入扭矩

TqLimMax_Nm：限制最大扭矩

模型输出信号说明：

TqOut_Nm：输出扭矩

模型参数说明：

TqStepInc_Nm：递增扭矩

算法说明

LimCond_flg为TRUE时，限制条件满足，按照如下图红色标记路径计算TqOut_Nm：

TqOut_Nm=Min（TqOrg_Nm，TqLimMax_Nm）

也即：选择原始输入扭矩和限制最大扭矩两者的最小值，作为输出扭矩。

LimCond_flg为FALSE时，限制条件不满足，按照如下图红色标记路径计算TqOut_Nm

TqOut_Nm=Min（TqOrg_Nm，TqOut_Nm+TqStepInc_Nm）

也即：选择原始输入扭矩，输出扭矩与递增扭矩之和，的两者最小值，作为输出扭矩。

说明：

1、 这样就能实现限制条件不满足时，每个计算周期，输出扭矩在限制前的扭矩基础上递增，从而逐渐恢复到正常的原始输入扭矩。

2、 其中通过限制条件的下降沿检测，以及原始输入扭矩与最大限制扭矩比较，置位S-R触发器的S端，使得S-R触发器的输出端Q置TRUE，从而使与S-R触发器相连的SWITCH选择输入1输出。

LimCond_flg为FALSE时，限制条件不满足，当输出扭矩增加到大于或等于输入原始扭矩时，按照如下图红色标记路径计算TqOut_Nm

TqOut_Nm=TqOrg_Nm 也即：选择原始输入扭矩，作为输出扭矩。

说明：

当输出扭矩增加到大于或等于输入原始扭矩时，S-R触发器的复位端R为TRUE，使得S-R触发器的输出端Q置FALSE，从而使与S-R触发器相连的SWITCH选择输入3输出。

三、 算法仿真验证

仿真模型

如上的仿真模型中：

1） 通过Signal Builder模块给定LimCond_flg，0s~2s为0,2s~6s为1,6s以后为0

2） 通过Constant模块给定TqOrg_Nm为100

3） 通过Constant模块给定TqLimMax_Nm为20

4） 给定TqStepInc_Nm为1

5） 设置离散求解器，仿真步长为0.01s，仿真时长为10s

仿真结果：

1）0s~2s，TqOut_Nm为原始输入扭矩100，符合需求

2）2s，TqOut_Nm为限制最大扭矩20，符合需求

3）2s~6s，TqOut_Nm为限制最大扭矩20，符合需求

4）6s~6.8s，TqOut_Nm输出从20递增到100，递增时间0.8s（（100-20）*0.01），符合需求

5）6.8s~10s，TqOut_Nm恢复为原始输入扭矩100，符合需求

小结

以上提及的算法是作者以往的实际电控项目实施中，以整车跛行扭矩限制及恢复需求为参考，该算法已经在代码生成以及实车测试中得到充分的验证。为了方便简要介绍，模型已经经过简化处理。

以上算法通过Simulink基本库模块来搭建，可能读者会感觉逻辑及视觉上有些凌乱，没关系，在后续的篇幅中会通过Simulink转态机State Flow的方式来进行算法的建模及仿真验证，敬请期待！