論文翻譯：Gearshift control for automated manual transmissions

1、 電控機(jī)械自動(dòng)變速器的換擋控制摘要提出了一個(gè)適用于干式離合器的現(xiàn)代電控機(jī)械自動(dòng)變速器的變速控制策略。該控制器利用分層方法，通過(guò)五個(gè)不同的AMT操作階段：已接合、滑摩分離、同步、開(kāi)始滑摩、滑摩結(jié)束，而設(shè)計(jì)。這種控制方案由解耦和級(jí)聯(lián)反饋回路組成；它是基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，離合器速轉(zhuǎn)速的測(cè)量值，主、從動(dòng)盤(pán)間間隙和傳遞扭矩的估計(jì)值的。傳動(dòng)系統(tǒng)、干式離合器和受控執(zhí)行器的模型是以某型中型汽油汽車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的估計(jì)，模型被用于檢查該控制器的有效性。關(guān)鍵詞電控機(jī)械自動(dòng)變速器，自動(dòng)控制，離合器接合控制，干式離合器、變速器1引言具有現(xiàn)代變速器系統(tǒng)的汽車具有高燃油經(jīng)濟(jì)性，低廢氣排放和優(yōu)秀的操縱性。關(guān)于未來(lái)汽車市場(chǎng)的最新研究報(bào)

2、告顯示：在2010年，手動(dòng)變速器的產(chǎn)量將減少50%，而自動(dòng)變速器產(chǎn)量將達(dá)到變速器總產(chǎn)量的25% 1 2。 在其他的研究中, 電控機(jī)械自動(dòng)變速器（AMTs）由于被看作是一種有前景解決方案，因?yàn)樗鼮閭鹘y(tǒng)（在歐洲和拉美國(guó)家）的手動(dòng)變速系統(tǒng)的改進(jìn)提供了一種廉價(jià)的方案。此外, AMTs 也被廣泛應(yīng)用于賽車和作為重新配置元件應(yīng)用于混合動(dòng)力車。電控機(jī)械自動(dòng)變速器的關(guān)鍵操作之一是換擋，更具體來(lái)說(shuō)，是離合器接合。在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，離合器的功用是柔和地接合兩個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊，飛輪和傳動(dòng)軸，即在它們以不同的速度旋轉(zhuǎn)的情況下，允許將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給車輪。離合器接合自動(dòng)化必須滿足一些不同且相互沖突

3、的目標(biāo)：它應(yīng)該至少獲得與駕駛員手動(dòng)操作所能達(dá)到的相同的水準(zhǔn)（短換擋時(shí)間和舒適性）并提高排放性能和磨損性能。在離合器接合期間和靜摩擦?xí)r，發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)速對(duì)舒適性和摩損性能起著重要作用3 4。為了實(shí)現(xiàn)離合器自動(dòng)化接合中的幾個(gè)目標(biāo)，幾個(gè)涉及汽車啟動(dòng)操作條件的控制方法被提了出來(lái)：定量反饋理論5，模型預(yù)測(cè)控制策略6，模糊控制7，解耦控制4和優(yōu)化控制8，更進(jìn)一步地在9中，作者提出了一種特別的接合技術(shù)。換擋階段離合器接合的相關(guān)問(wèn)題和解決方案也在本文的考慮中。在 10中，提出了一個(gè)計(jì)算加速和減速過(guò)程中所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的分析性程序。在 11中，一種基于模型的反推方法被用于那些沒(méi)有同步裝置的電控機(jī)械自動(dòng)變速器

4、的換擋控制設(shè)計(jì)。在 12中，應(yīng)用了一種考慮駕駛員的意圖和可變負(fù)載的神經(jīng)-模糊控制方法。 In 11, a model-based backstepping methodology is used to design the gearshift control in AMTs without the synchronizer.盡管有已大量關(guān)于AMT控制的文獻(xiàn)，有些問(wèn)題還需要進(jìn)一步調(diào)查：在離合器接合控制中速度反饋回路的作用，定義一個(gè)在汽車啟動(dòng)和換擋過(guò)程都能被應(yīng)用的控制架構(gòu)，關(guān)于離合器老化的耐用性方案，和離合器特性的不確定性。本文試圖提出一個(gè)用于電控機(jī)械自動(dòng)變速器換擋和離合器接合的新的控制器進(jìn)而在這

5、一方面有所貢獻(xiàn)。本文的結(jié)構(gòu)如下： 在第二章，介紹動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型，干式離合器和閉環(huán)電動(dòng)液壓執(zhí)行器以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)整。在第三章，分析AMT的五個(gè)不同操作階段：已接合，滑摩分離，同步，開(kāi)始滑摩，滑摩結(jié)束。在第四章，提出一種由分層方法設(shè)計(jì)的控制器，該控制由解耦和級(jí)聯(lián)反饋回路組成，它是基于離合器轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量值和分離軸承位置的。這種受控的AMT是在Matlab仿真環(huán)境下模擬的，此環(huán)境中，Simulink的方案所對(duì)應(yīng)的階段的AMT和相應(yīng)的控制器是一個(gè)由Stateflow的有限選擇狀態(tài)機(jī)生成的。在第五章，通過(guò)仿真結(jié)果表明該方法的有效性。在第六章，綜合本文結(jié)果，得出結(jié)論。2建模2.1 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)假

6、設(shè)離合器轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速相等，并且假定主軸為剛性，則可以獲得一個(gè)適用于參數(shù)辨識(shí)和離合器接合控制設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)模型（如圖1所示）。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪和離合器摩擦盤(pán)處于滑摩狀態(tài)時(shí)，該傳動(dòng)系統(tǒng)模型可寫(xiě)為： (1) (2) (3) (4)其中J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；表示轉(zhuǎn)速；T表示轉(zhuǎn)矩；是分離軸承位置；下標(biāo)e，c，t，和w分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器，變速器和車輪。此外，是變速器傳動(dòng)比，是主減速器傳動(dòng)比，和是連接到同步器的兩個(gè)摩擦片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 是主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩，表示轉(zhuǎn)角， k表示彈性剛度系數(shù)，表示摩擦系數(shù)。當(dāng)離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器盤(pán)速度相等。假定，將(1) 式與 (2) 式相加，可以得到相應(yīng)的接

7、合模型。欲了解更多詳情，請(qǐng)參閱13。其中一個(gè)更復(fù)雜的模型也已得到，該模型還考慮了主軸的變形。 圖1 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮主軸為剛性，可以進(jìn)一步獲得一個(gè)簡(jiǎn)化模型。假設(shè) ，并計(jì)算汽車主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，得到以下模型： (5) (6)其中。假定，將(5) 式與 (6) 式相加，可以得到相應(yīng)的接合模型。模型（1）（4）很好地協(xié)調(diào)了傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)描述和模型復(fù)雜性之間的問(wèn)題。模型（1）（4）的參數(shù)，已經(jīng)根據(jù)菲亞特STILO 2.4升汽油車的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整，該車型的參數(shù)為Je=0.2kgm2，從第一到第五檔的傳動(dòng)比分別為。 已經(jīng)以100赫茲的采樣頻率獲得，在測(cè)試期間使用了一系列不同加速踏板位置和車速的升檔。離

8、合器轉(zhuǎn)矩由（1）推導(dǎo)估計(jì)得到： (7) 其中e是通過(guò)求導(dǎo)獲得的，即經(jīng)過(guò)篩選發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量值的變化率。該模型參數(shù)已經(jīng)利用最小二乘法進(jìn)行了確定，并且發(fā)現(xiàn)如下的相應(yīng)結(jié)果： Jc+Jeq=0.004 kgm²，及。注意到的的和中， Jeq對(duì)傳動(dòng)比的依賴可以忽略?？梢宰C實(shí)的是，作為調(diào)研中典型的傳動(dòng)系統(tǒng)和車型模型，該模型的一階共振頻率響應(yīng)出現(xiàn)在幾赫茲的范圍內(nèi)。2.2 干式離合器從物理的角度來(lái)看，干式離合器由兩個(gè)摩擦盤(pán)（連接到主軸的離合器摩擦盤(pán)和連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪摩擦盤(pán)）組成，它們由高摩擦系數(shù)材料覆蓋并有使它們相互壓緊（離合器接合）或保持它們分開(kāi)（離合器分離）的機(jī)構(gòu)。在接合階段，離合器從動(dòng)盤(pán)向飛輪

9、摩擦盤(pán)移動(dòng)，接觸摩擦直到傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大允許值。分離軸承位置xC決定了兩個(gè)摩擦盤(pán)之間的壓力，進(jìn)而決定了滑摩階段的扭矩傳遞。分離軸承位置xC相關(guān)的非線性特性Tc（xc）與通過(guò)離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩不易建模。離合器磨損大大影響了這種特性和扭矩傳遞。離合器的特性還因摩擦系數(shù)對(duì)溫度 14 和滑動(dòng)速度的依賴性而受到影響。特別地，摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度的不良變化會(huì)引起傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)自激振動(dòng)。15 16。標(biāo)稱非線性特性Tc（xc）已由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到確定。用通過(guò)（7）獲得的離合器扭矩的估計(jì)值是對(duì)應(yīng)信號(hào)xc的函數(shù)，得到圖2（上圖）的點(diǎn)集。離合器扭矩的絕對(duì)值已通過(guò)插值曲線得到，同時(shí)得到模擬不同離合器磨損程度時(shí)的變化（曲線a

10、和c），并已用于測(cè)試控制器的魯棒性，見(jiàn)圖2下圖曲線b。注意，磨損狀況改變了軸承的位置，也改變xc，在這一點(diǎn)當(dāng)兩個(gè)摩擦盤(pán)接觸，傳輸?shù)呐ぞ赜闪汩_(kāi)始變化。圖2 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的點(diǎn)集（xc, Tc）（上圖）和對(duì)應(yīng)于不同磨損時(shí)離合器的絕對(duì)滑行速度特性（下圖）。曲線a：新的離合器。曲線b：中等磨損。曲線c：高磨損。2.3 離合器執(zhí)行器在AMT中, 電控液壓傳動(dòng)制動(dòng)器主要由一個(gè)液壓活塞連接彈簧組組成，彈簧組用以保證當(dāng)液壓活塞不受力時(shí)保持離合器閉合（見(jiàn)圖3）。該活塞由一個(gè)三通電磁閥控制，它通過(guò)液壓回路調(diào)節(jié)油流流向并確定作用于機(jī)械制動(dòng)器上的力。在標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)應(yīng)用中，電控液壓執(zhí)行器和反饋控制一起被用于分離軸承位置的

11、控制。通常，還使用進(jìn)一步的內(nèi)部油流控制回路。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)17中提到的精細(xì)的制動(dòng)器模型參數(shù)的比較，我們現(xiàn)在表明，為達(dá)成本文的目的，一階線性系統(tǒng)可以完美的近似帶有活塞位置反饋回路的執(zhí)行器。圖3 對(duì)應(yīng)于離合器接合的液壓傳動(dòng)裝置方案執(zhí)行器模型由一組描述電磁閥閥芯動(dòng)力學(xué)，伺服活塞位置和機(jī)械傳動(dòng)裝置室壓力變化的方程組組成。閥芯運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)力平衡方程描述的： (8) 其中是閥芯質(zhì)量， 是閥芯位移， 螺線管電流產(chǎn)生的力，是摩擦系數(shù)，是有效彈簧常數(shù)， 是由彈簧預(yù)緊力產(chǎn)生的機(jī)械彈簧力。油壓力 伯努利力，定義為18 (9) 其中是放電系數(shù)，是速度系數(shù)，是控制端口寬度，是由一個(gè)閥芯位置多項(xiàng)式函數(shù)描述的噴射角度，三端口

12、電磁閥的壓力變化定義為 其中是線壓力，是罐內(nèi)壓力，是制動(dòng)器室油壓。油壓的變化可以表示為： (10)其中是液體體積模量，是活塞的橫截面積，是執(zhí)行器的位移（也就是分離軸承位置），是最小器室容積（對(duì)應(yīng)于），是伺服油流，其計(jì)算方程如本頁(yè)底部方程組所示因篇幅改動(dòng)，摘抄如下：其中d是端口的負(fù)遮蓋，CLk是泄露系數(shù)，是油的密度。液壓執(zhí)行器模型的最后一個(gè)方程描述了伺服缸活塞的運(yùn)動(dòng)，如下所示： (11) 其中Mp和Mc分別表示活塞和離合器質(zhì)量，bP表示摩擦系數(shù)，F(xiàn)spring表示通過(guò)靜態(tài)特實(shí)驗(yàn)得到的膜片彈簧的非線性彈簧力。欲知模型進(jìn)一步詳情，可參見(jiàn)文獻(xiàn) 17。此模型需要進(jìn)一步的考慮。首先，一些參數(shù)（例如，體積模

13、量等液壓油參數(shù)）隨溫度和操作環(huán)境變化而變化。而且，由于管道和液壓腔的存在，一些液壓動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象建模困難。所以模型沒(méi)有考慮真實(shí)系統(tǒng)所有的動(dòng)力學(xué)和二階現(xiàn)象，但用該模型來(lái)描述已足夠詳細(xì)，在這個(gè)位置，當(dāng)執(zhí)行器受控于反饋回路時(shí)，對(duì)于參數(shù)的變化和不確定性以及未建模動(dòng)力學(xué)，整體系統(tǒng)具有良好的魯棒性。模型參數(shù)由受控執(zhí)行器的可用實(shí)驗(yàn)參數(shù)推出，它們是：電磁閥流量I和分離軸承位置。伺服缸參數(shù)由反推法得到，電磁閥參數(shù)由最小二乘法推出。結(jié)果見(jiàn)表。執(zhí)行器運(yùn)作，不可忽略地取決于模型參數(shù)。為突出這一點(diǎn)，該已確定模型在一個(gè)增加了（+20%）值的體積模量的開(kāi)環(huán)控制中進(jìn)行仿真。在圖4的上圖，繪出了（實(shí)線）離合器軸承位置實(shí)驗(yàn)值，并與有

14、相同輸入，但存在參數(shù)擾動(dòng)的值（虛線）進(jìn)行了比較。而且，在整體接合策略的運(yùn)行中的執(zhí)行器參數(shù)變化，也許與此有關(guān)。然而，執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)地對(duì)于軸承位置裝有本地反饋控制回路，它保證了閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性。為表明這一點(diǎn)，一個(gè)帶有典型調(diào)節(jié)器（比例積分控制器）的位置反饋控制回路被加裝在已確定的開(kāi)環(huán)模型。通過(guò)考慮名義模型和有擾動(dòng)的模型，得出了幾組仿真結(jié)果。在圖4的下圖中，顯示了受控系統(tǒng)的輸出值（軸承位置），兩條曲線分別為名義系統(tǒng)（實(shí)線）和有擾動(dòng)系統(tǒng)圖4，在名義條件和有擾動(dòng)條件下，軸承位置在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（上圖）和閉環(huán)系統(tǒng)（下圖）中的值。在下圖中，同時(shí)表現(xiàn)的還有由一個(gè)相當(dāng)?shù)囊唤橄到y(tǒng)（點(diǎn)畫(huà)線）獲得的位置。（虛線）的數(shù)據(jù)：兩條曲線

15、幾乎重合，同時(shí)，還展現(xiàn)了位置反饋控制帶來(lái)的魯棒性。然而，為評(píng)價(jià)AMT控制策略的運(yùn)行，需要不依賴執(zhí)行器參數(shù)的受控執(zhí)行器的評(píng)價(jià)模型。以一個(gè)簡(jiǎn)單模型代替完整的閉環(huán)執(zhí)行器模型的鑒定程序已被執(zhí)行。此時(shí)，模型的輸入變成了參考軸承位置，而輸出為實(shí)際軸承位置。就像仿真結(jié)果（點(diǎn)畫(huà)線）在圖4中被證明的那樣，這個(gè)一階線性系統(tǒng)很好地模擬了閉環(huán)執(zhí)行器模型。這個(gè)等價(jià)模型已被用于換擋仿真。3離合器運(yùn)行各階段為確定AMT運(yùn)行各階段可行的分類，考慮在圖5中展示的，換擋過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器轉(zhuǎn)速信號(hào)?？梢苑殖?個(gè)階段：已接合，滑摩分離，同步，開(kāi)始滑摩，滑摩結(jié)束（見(jiàn)圖6）。在通常的操作情況下，AMT處于已接合階段，離合器靜摩擦，

16、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩直接傳入傳動(dòng)系統(tǒng)。來(lái)自駕駛員的換擋請(qǐng)求對(duì)應(yīng)于離合器啟動(dòng)開(kāi)始滑摩的階段：分離軸承的位移下降，同時(shí)離合器摩擦盤(pán)開(kāi)始靠著飛輪摩擦盤(pán)滑轉(zhuǎn)，即使兩旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)速已很接近（見(jiàn)圖5）。當(dāng)離合器完全分離，一對(duì)新的齒輪可以進(jìn)入嚙合，同時(shí)同步階段開(kāi)始。離合器盤(pán)的轉(zhuǎn)速迅速向?qū)?yīng)于車速的，通過(guò)新傳動(dòng)比傳遞的主軸轉(zhuǎn)速接近（根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)，在這個(gè)短的中斷階段，車速可以看作是不變的）。在同步階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也開(kāi)始下降（見(jiàn)圖5）。一旦新的齒輪完全進(jìn)入嚙合，離合器摩擦盤(pán)必須與飛輪摩擦盤(pán)重新連接，滑摩結(jié)束階段開(kāi)始。在這個(gè)階段，離合器摩擦盤(pán)和飛輪摩擦盤(pán)必須以最快的速度接合，也就是使xc的值為xc，在這一點(diǎn)，離合器摩擦盤(pán)

17、和飛輪摩擦盤(pán)進(jìn)入接合。當(dāng)xc>xc，AMT處于滑摩結(jié)束階段；在此階段，速度調(diào)節(jié)器在AMT的整體運(yùn)行中至關(guān)重要。當(dāng)離合器和飛輪轉(zhuǎn)速相同，它們閉鎖，AMT的新的已接合階段開(kāi)始。圖5換擋過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器轉(zhuǎn)速信號(hào)；5個(gè)階段已標(biāo)出。圖6 AMT不同運(yùn)行階段的有限狀態(tài)圖4換擋控制4.1 控制目標(biāo)在一次換擋過(guò)程中，由于對(duì)駕駛舒適性和發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的直接限制，離合器接合應(yīng)當(dāng)越快越好。離合器接合過(guò)程中的基本限制被稱為不殺條件，例如，它必須防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。此條件可被方程描述為：e(t)emin t (12)接合過(guò)程中一個(gè)更重要的條件被稱為不倒條件。為避免引起乘員的不舒適，不平順的，會(huì)引起傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)

18、的離合器接合過(guò)程應(yīng)當(dāng)被避免。為觀察此現(xiàn)象，我們首先指出，在接合時(shí)間點(diǎn)，設(shè)為t，系統(tǒng)完成兩種狀態(tài)的切換：e和c的不同和相同。該切換存在于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中，而且不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)激勵(lì)的程度的粗略衡量已由不連續(xù)c(t+)e(t-)給出。為簡(jiǎn)化計(jì)算此不連續(xù)，我們假設(shè)，在t發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化是連續(xù)的?，F(xiàn)在，我們將(1)和(2)相加代入c=e得到閉鎖后的方程：c(t+) = 1Je+JcTe(t+) (t+) (13)此處： (14)由假設(shè)的狀態(tài)和閉鎖是轉(zhuǎn)矩連續(xù)得到： (15)由此推出 (16)另外，接合平順性在某種程度上與開(kāi)始靜摩擦?xí)r的滑轉(zhuǎn)角加速度有關(guān)，用這個(gè)量作為性能標(biāo)準(zhǔn)的量化。圖7滑移階段通常的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。除換擋

19、控制器外，其余部分在其他階段不變。另一個(gè)控制目標(biāo)是在離合器接合過(guò)程中造成最小的能量損失，可列方程為： (17)在我們的近似中，控制目標(biāo)由使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速e 和離合器轉(zhuǎn)速c（或者滑轉(zhuǎn)角速度s）靠近期望參考值來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下，介紹不同AMT階段的控制器，從臨界的開(kāi)始滑摩階段開(kāi)始介紹，該階段是汽車起步，例如從靜止起步，中最重要的階段。控制器的輸入信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器轉(zhuǎn)速的測(cè)量值，以及傳遞轉(zhuǎn)矩在滑摩階段的估計(jì)值。在一個(gè)較低的，只在本文中被理想化建模層級(jí)中，分離軸承位置的測(cè)量值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的估計(jì)值必要的輸入。4.2滑摩結(jié)束控制器在此階段，一對(duì)新的齒輪已經(jīng)進(jìn)入嚙合，分離軸承位置到達(dá)xc，離合器已開(kāi)始向傳動(dòng)系統(tǒng)

20、傳遞轉(zhuǎn)矩。通常的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示?？紤]到的傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式（1）（4）?？刂破鬏敵鲂盘?hào)是參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Trf和參考分離軸承位置wcref，Trf由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元給出，它在這里被理想化，例如Trf= Te。參考信號(hào)wcref由近似于電控液壓執(zhí)行器的一階系統(tǒng)給出，該系統(tǒng)已在前面的章節(jié)提出。最后，xc由轉(zhuǎn)矩Tc根據(jù)離合器特性推出。換擋控制器框圖已由圖8給出?？刂破鰿1實(shí)現(xiàn)前反饋，在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被替換為對(duì)應(yīng)參考信號(hào)后，該前反饋由計(jì)算左邊的（1）得來(lái)。關(guān)于離合器速度的閉環(huán)控制回路提供了參考離合器轉(zhuǎn)矩Tcrf。關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和前反饋補(bǔ)償?shù)幕芈罚峁╊A(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和離合器轉(zhuǎn)矩之間的偏差。通過(guò)增加這

21、個(gè)信號(hào)，可以得到被傳遞的轉(zhuǎn)矩由式(7)估算和參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Trf。圖8 滑移階段換擋控制器框圖表2 基于傳動(dòng)比的比例積分控制器參數(shù)這個(gè)框圖可以被看作是解耦控制器，而且兩個(gè)比例積分控制器C2和C3由運(yùn)用式 （1）（4）的典型線性輸入輸出控制器設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)而來(lái)。更進(jìn)一步地，控制器被設(shè)計(jì)成（而且在約定運(yùn)行時(shí)間）每一擋都有相同的解耦傳遞矩陣，也就是相同的性能。通過(guò)假設(shè)C2和C3的傳遞函數(shù)形式為kP+kI/s，求解出參數(shù)為 kP=1.9 和 kI=25，分別對(duì)于C2和C3，其成成比例增益見(jiàn)表2。這里介紹對(duì)于離合器轉(zhuǎn)矩的內(nèi)部反饋回路，該回路被用來(lái)補(bǔ)償固定轉(zhuǎn)矩特性的不確定性（見(jiàn)圖2）。由于離合器模型Tc(x

22、c)的非線性，控制器C4難以通過(guò)分析性程序設(shè)計(jì)。在這里，C4是參數(shù)經(jīng)人工調(diào)整（kp4 = 0.01而kI4 = 0.5）的比例積分控制器。經(jīng)仿真檢測(cè)，在不同的C4參數(shù)下條件，閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有嚴(yán)重影響。4.3 已接合階段控制器在此階段，離合器已完全接合而且發(fā)動(dòng)機(jī)直接向主軸傳遞轉(zhuǎn)矩。傳動(dòng)系統(tǒng)模型包含式 (1)-(4) 以及在式 (1) 和 (2) 中 ec 的假設(shè)。從離合器完全接合以后，例如不受控時(shí)，唯一的控制信號(hào)是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元調(diào)控的參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。4.4 滑摩分離階段控制器當(dāng)提出新的換擋請(qǐng)求時(shí)，離合器脫離接合是必需的，同時(shí)新的滑動(dòng)階段開(kāi)始了。傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式 (1)-(4) 。

23、控制器輸出信號(hào)是Trf和xCrf。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由圖8中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路得到。由于舒適性條件（見(jiàn)圖5），信號(hào)eref 連續(xù)。分離軸承參考位置信號(hào)逐漸下降并由開(kāi)環(huán)選擇。離合器摩擦盤(pán)和飛輪摩擦盤(pán)完全分離時(shí)，該階段結(jié)束。4.5 同步階段控制器在此階段，離合器摩擦盤(pán)和飛輪摩擦盤(pán)完全分離即Tc = 0。此階段中，車速設(shè)為連續(xù)，傳動(dòng)系統(tǒng)模型由式（5）和（6）以及Tc = 0組成，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由同步轉(zhuǎn)矩Ts替換。控制器分離信號(hào)是參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和參考同步轉(zhuǎn)矩。這些控制信號(hào)可由兩個(gè)信號(hào)輸入輸出反饋回路得出，該回路由上述經(jīng)典線性系統(tǒng)控制方法設(shè)計(jì)。在預(yù)期時(shí)間內(nèi)，離合器在轉(zhuǎn)速設(shè)為在一定范圍內(nèi)線性變化，此范圍為從同步階段開(kāi)

24、始時(shí)的速度到車輪轉(zhuǎn)速及新傳動(dòng)比對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即c = w/(igid)。4.6 開(kāi)始滑摩階段控制器此階段的主要目的為使分離軸承位移值為xc，在這一位置，離合器摩擦盤(pán)和飛輪摩擦盤(pán)開(kāi)始摩擦，轉(zhuǎn)矩傳遞隨之開(kāi)始。傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式（1）（4）。當(dāng)xcxC ，離合器轉(zhuǎn)矩為0（見(jiàn)圖2）?？刂菩盘?hào)為 Teref 和 xcref 。參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由與滑移階段中相同控制器得出。分離軸承參考位置 xcref 由連續(xù)值xC設(shè)置（無(wú)離合器轉(zhuǎn)速反饋）。xC由轉(zhuǎn)矩估計(jì)器和換擋時(shí)恰好開(kāi)始傳遞轉(zhuǎn)矩的分離軸承位置得出。5仿真結(jié)果仿真結(jié)果是由傳動(dòng)系統(tǒng)模型和各個(gè)AMT階段的控制器在MATLAB環(huán)境下仿真得到的。不同部分的模型由不同的S

25、imulink框圖實(shí)現(xiàn)，模型部分的不同是由AMT的階段轉(zhuǎn)換產(chǎn)生；正在運(yùn)行階段對(duì)應(yīng)的模型由一個(gè)類似于圖6的Stateflow 有限狀態(tài)選擇機(jī)選擇。例如，滑移階段和接合階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)狀態(tài)獨(dú)立條件，即c=e得到，然而一個(gè)外部事件（駕駛員的換擋請(qǐng)求）確定了接合階段到滑動(dòng)階段的轉(zhuǎn)換。另一個(gè)獨(dú)立事件（xcxC）確定了滑動(dòng)階段和閉鎖階段的轉(zhuǎn)換。不同控制器的轉(zhuǎn)換由重設(shè)其初始條件而來(lái)，以保證轉(zhuǎn)換無(wú)干擾。圖9和10是受控AMT按順序連續(xù)升檔的結(jié)果。圖中顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，離合器轉(zhuǎn)速，和它們對(duì)應(yīng)的分離軸承位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。特別地，表3顯示了一些仿真測(cè)試的指標(biāo)：圖9離合器中度磨損條件下按順序升檔時(shí)的離合器轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)

26、轉(zhuǎn)速，車速表3 按順序升檔時(shí)的性能損耗功，換擋時(shí)間，靜摩擦?xí)r的滑轉(zhuǎn)角加速度均在可接受的范圍內(nèi)，而且證明了已提出的控制策略的有效性。特別處理舒適性，通過(guò)設(shè)閉鎖現(xiàn)象有有限的時(shí)間間隔，式（16）等號(hào)左側(cè)，可被變相解釋為增量比，也可被解釋為離合器靜摩擦?xí)r角加速度變化率的近似值。重新強(qiáng)調(diào)：滑摩結(jié)束階段的控制器結(jié)構(gòu)可被用于換擋，也可被用于駐車時(shí)離合器必須靜摩擦?xí)r。圖11 展示了控制策略可以保證汽車起步時(shí)離合器的平滑接合，起步是AMT的最典型使用情況之一。明顯地，分離軸承位移曲線和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線有相似的形狀。這是由于在此階段的大部分時(shí)間中，離合器在近似線性區(qū)域的，傳遞見(jiàn)圖2的特性轉(zhuǎn)矩區(qū)域工作。而且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化很慢，即TeTc(xc)。如圖12，已提出的控制器在降擋中同樣有效。對(duì)應(yīng)于圖13的第一部分，在滑移階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有一定的超調(diào)量