智能電控自動(dòng)變速器換檔策略

第三章智能電控自動(dòng)變速器換檔策略研究一.簡(jiǎn)介１．國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在國(guó)外，自動(dòng)變速器的研究始于汽車(chē)。1985年，日本五十鈴公司率先研制成功NAVI-5型全自動(dòng)機(jī)械式變速器，并裝于飛鳥(niǎo)(ASKA)轎車(chē)，投放市場(chǎng)獲得成功。此后，美國(guó)的福特(FORD)公司、法國(guó)雷諾(RENAULT)公司、意大利的菲亞特(FIAT)公司都相繼開(kāi)發(fā)了這種變速器，全自動(dòng)AMT已進(jìn)入產(chǎn)品化和實(shí)用化階段。由于自動(dòng)換擋和起步時(shí)都受到環(huán)境、駕駛員駕駛水平和車(chē)況等因素的影響，日本的五十鈴(ISUZU)、尼桑(NISSAN)等開(kāi)始采用模糊推理的智能化方法進(jìn)行此方面的研究，包括模糊換擋策略和離合器接合速度的模糊控制。三菱公司新的自動(dòng)變速車(chē)“FuzzyShift4AT”在自動(dòng)變速系統(tǒng)中加入了“模糊控制”的概念。在工程機(jī)械領(lǐng)域，日本川崎重工公司開(kāi)發(fā)的輪式裝載機(jī)KLD97ZIII匹配15ZIII自動(dòng)換擋變速器。意大利薩姆(SAME)公司Rubin系列拖拉機(jī)采用了全自動(dòng)換擋變速箱，美國(guó)卡特彼勒(CATERPILLAR)公司的Challenger35/45/55橡膠履帶拖拉機(jī)從第10擋至第16擋可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。在國(guó)內(nèi)，吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、重慶醫(yī)療機(jī)械工業(yè)公司等多家單位均在自動(dòng)變速器的研究方面取得了科研成果。其中，吉林大學(xué)率先將智能控制理論應(yīng)用到工程機(jī)械中，對(duì)工程機(jī)械模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檔位控制進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研制出推土機(jī)的模糊換擋系統(tǒng)并進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)；對(duì)輪式裝載機(jī)的模糊換擋策略也進(jìn)行了研究。1998年8月吉林大學(xué)自主研制桑塔納2000AMT樣車(chē)通過(guò)了國(guó)家鑒定，目前正進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性等方面的研究。神龍公司也向市場(chǎng)投放了裝備進(jìn)口AL4智能型自動(dòng)變速器的富康988“領(lǐng)導(dǎo)者”以及富康1.6L轎車(chē)，它們采用了模糊控制理論和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)綜合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，電子控制單元有10種換擋規(guī)律，按需分別調(diào)用幾種換擋規(guī)律或同時(shí)或交替工作，共同控制變速器的狀態(tài)。

2023/1/21２．自動(dòng)換擋規(guī)律研究展望隨著自動(dòng)變速器換擋規(guī)律在使用中出現(xiàn)的問(wèn)題和智能控制理論的迅速發(fā)展以及人們對(duì)車(chē)輛性能要求的提高，各種最新的監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)將不斷引入車(chē)輛領(lǐng)域，以改善自動(dòng)變速器的性能，使檔位決策、換擋控制與車(chē)輛、環(huán)境和駕駛員意圖相適應(yīng)。在已有智能控制理論與車(chē)輛工程相結(jié)合的基礎(chǔ)上，運(yùn)用最新的智能控制理論修正傳統(tǒng)的二參數(shù)、三參數(shù)換擋規(guī)律，使車(chē)輛換擋更加經(jīng)濟(jì)、可靠；將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)及混沌理論等新學(xué)科單獨(dú)或者結(jié)合使用，以擴(kuò)大處理信息的范圍和能力，進(jìn)行綜合控制，形成綜合智能控制換擋規(guī)律。所有這些都將大大提高自動(dòng)換擋的穩(wěn)定性和智能化水平，將成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)．

二．自動(dòng)變速器的基本組成與工作原理１．基本組成

電子控制自動(dòng)變速器一般由液力變矩器、行星輪變速器、電子控制系統(tǒng)3部分組成。

液力變矩器通常由與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接的泵輪、與變速器輸入軸連接的渦輪及與單向離合器連接的導(dǎo)輪組成，其主要作用是通過(guò)油液的運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力并在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)降速增扭、無(wú)級(jí)變速。行星輪變速器是由一系列的行星齒輪系、液壓離合器與制動(dòng)器組成的有級(jí)式的變速器，該變速器易于通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，并且與液力變矩器配合可在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速

。電子控制系統(tǒng)由反應(yīng)汽車(chē)工況的傳感器、自動(dòng)變速器控制電腦、變速電磁閥及換檔離合器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要功用是由自動(dòng)變速器控制電腦根據(jù)傳感器反應(yīng)的車(chē)況信息進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算和判斷，發(fā)出科學(xué)的換檔指令到換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔變速。２．工作原理如圖3.1所示，電子控制式自動(dòng)變速器是通過(guò)傳感器裝置將汽車(chē)的運(yùn)行工況轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通2023/1/22過(guò)自動(dòng)變速器電腦對(duì)電信號(hào)處理，然后輸出控制指令給相應(yīng)的電磁閥，來(lái)實(shí)現(xiàn)變速器的換檔操作。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)電腦節(jié)氣門(mén)位置傳感器車(chē)速傳感器冷卻水溫傳感器變速器油溫傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器檔次開(kāi)關(guān)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)模式選擇開(kāi)關(guān)自動(dòng)變速閥體電磁閥自動(dòng)變速器電腦行星齒輪變速器液力變矩器圖3.1電子控制式自動(dòng)變速器的工作原理2023/1/23（１）功率流傳遞路線汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率流通過(guò)液力變矩器的一次放大（可達(dá)到2-4倍）后，傳給行星輪變速器進(jìn)行有級(jí)變速，然后通過(guò)輸出軸傳到驅(qū)動(dòng)橋；其中液力變矩器可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，根據(jù)汽車(chē)的行駛阻力及車(chē)速自動(dòng)調(diào)整負(fù)荷。

（２）傳感器監(jiān)測(cè)的主要信息

1）節(jié)氣門(mén)位置傳感器反應(yīng)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度大小的比例，該信息與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速汽車(chē)行駛速度等參數(shù)配合提供電腦換檔的決策依據(jù)；2）車(chē)速傳感器反應(yīng)汽車(chē)的行駛速度；3）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度；4）冷卻水溫傳感器反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡狀況信息，水溫較低時(shí)不適宜加檔，應(yīng)在低負(fù)荷下繼續(xù)預(yù)熱；5）變速器油溫傳感器反應(yīng)變速器潤(rùn)滑油熱平衡狀況，其是控制散熱器的散熱強(qiáng)度的依據(jù)；6）檔位開(kāi)關(guān)反應(yīng)駕駛?cè)藛T的意圖并間接反應(yīng)出道路情況，自動(dòng)變速器仍然需要將變速手柄置于某一確定的位置（至少分為前進(jìn)、倒退、空位等）；7）模式選擇開(kāi)關(guān)決定汽車(chē)行駛的基本模式：是以經(jīng)濟(jì)車(chē)速行駛還是以高動(dòng)力性行駛；8）制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)，反應(yīng)汽車(chē)是否處于制動(dòng)狀態(tài)，決定發(fā)動(dòng)機(jī)工況及各傳動(dòng)部件的工況；2023/1/24（３）自動(dòng)變速系統(tǒng)的控制內(nèi)容

1）檔位控制：當(dāng)變速手柄在前進(jìn)檔時(shí)，自動(dòng)變速器電腦根據(jù)汽車(chē)行駛情況選擇最佳的時(shí)刻換到最合適的檔位，以使汽車(chē)充分發(fā)揮動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；2）變速液壓系統(tǒng)的油壓控制：自動(dòng)變速器電腦根據(jù)汽車(chē)的工況需要調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，以達(dá)到既減少能耗，又滿(mǎn)足傳遞功率流的需要，同時(shí)保證換檔平穩(wěn)無(wú)沖擊；3）發(fā)動(dòng)機(jī)控制：自動(dòng)換檔過(guò)程中，自動(dòng)變速器電腦通知發(fā)動(dòng)機(jī)電腦適當(dāng)減小噴油量，保證換檔平穩(wěn)；特殊路況下需發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)變速器電腦發(fā)出信號(hào)使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器強(qiáng)制連接（通過(guò)強(qiáng)制離合器），以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)效果。高檔低檔50%100%車(chē)速加速時(shí)的升檔規(guī)律加速時(shí)的降檔規(guī)律節(jié)氣門(mén)開(kāi)度圖3.2自動(dòng)換檔圖2023/1/25（４）自動(dòng)變速的控制原理

1）自動(dòng)換檔的決策模型：如圖3.2所示，汽車(chē)換檔的主要決定因素是節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和汽車(chē)行駛速度，當(dāng)汽車(chē)在某一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度下，車(chē)速上升達(dá)到升檔規(guī)律線時(shí)，則自動(dòng)變速器電腦發(fā)出升檔指令使自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)升檔操作；反之，車(chē)速下降達(dá)到降檔規(guī)律線時(shí)，則自動(dòng)變速器電腦發(fā)出降檔指令使自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)降檔操作，該模型也稱(chēng)為自動(dòng)換檔圖。

2）自動(dòng)換檔的控制過(guò)程：如圖3.3所示，自動(dòng)變速電腦根據(jù)汽車(chē)檔位開(kāi)關(guān)及換檔模式開(kāi)關(guān)的信息決定選擇相應(yīng)的自動(dòng)換檔圖，然后按節(jié)氣門(mén)位置傳感器及車(chē)速傳感器檢測(cè)到的信息進(jìn)行判斷得出結(jié)果，最后向換檔電磁閥發(fā)出換檔指令。

2023/1/26檔位開(kāi)關(guān)和換檔模式選擇開(kāi)關(guān)選擇自動(dòng)換檔圖車(chē)速判斷車(chē)速傳感器節(jié)氣門(mén)位置傳感器換檔電池閥節(jié)氣門(mén)位置傳感器圖3.3自動(dòng)換檔控制過(guò)程2023/1/27三.當(dāng)前檔位決策方法及其局限性1．傳統(tǒng)換檔規(guī)律

（１）單參數(shù)換檔規(guī)律汽車(chē)用單參數(shù)換檔規(guī)律一般選擇相對(duì)穩(wěn)定的車(chē)速作為控制參數(shù)。國(guó)外大功率拖拉機(jī)以發(fā)動(dòng)機(jī)速n來(lái)限定。如圖3.4所示,當(dāng)車(chē)速達(dá)到時(shí)升入2擋；反之，當(dāng)車(chē)速降至?xí)r換回到1擋。和之間是兩檔均可能出現(xiàn)的工作區(qū),這種在控制參數(shù)相同的情況下，升擋和降擋的時(shí)刻不同，降擋時(shí)刻較升擋時(shí)刻晚的現(xiàn)象稱(chēng)為降擋重疊或降擋延遲。其作用是:1）換入新?lián)鹾?不會(huì)因油門(mén)的振動(dòng)或車(chē)速引起的輕度變化,而重新?lián)Q回原來(lái)?yè)跷?保證換擋過(guò)程的穩(wěn)定性。2）有利于減小換擋循環(huán),防止控制系統(tǒng)元件的加速磨損,并防止乘坐舒適性的降低。1212降檔升檔Vaa油門(mén)開(kāi)度n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速v車(chē)速圖3.4單參數(shù)換檔規(guī)律2023/1/28單參數(shù)換擋規(guī)律結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但無(wú)論油門(mén)開(kāi)度如何變化,換擋點(diǎn)、換擋延遲大小都不變,不能實(shí)現(xiàn)駕駛員干預(yù)換擋。為了保證動(dòng)力性，一般把升檔點(diǎn)設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，而不考慮車(chē)輛的功率需求狀況。這將造成車(chē)輛在小油門(mén)開(kāi)度行駛時(shí)，也需要達(dá)到最高轉(zhuǎn)速才能換檔，故換檔過(guò)程中不僅噪聲較大，機(jī)件的磨損也較大，因此這種換檔規(guī)律是不合理的。此外，這種單參數(shù)的系統(tǒng)也難以兼顧車(chē)輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的要求,故目前已很少采用。（２）二參數(shù)換擋規(guī)律二參數(shù)換擋規(guī)律克服了單參數(shù)換擋規(guī)律的缺點(diǎn),其控制參數(shù)類(lèi)型有車(chē)速與油門(mén)開(kāi)度、液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速、車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩等,但當(dāng)前采用最多的形式仍為車(chē)速與油門(mén)開(kāi)度。如下圖3.5所示，根據(jù)降擋延遲的不同可劃分為以下幾種：1）等延遲型其降擋延遲的大小不隨油門(mén)開(kāi)度變化，但可實(shí)現(xiàn)駕駛員的干預(yù)，在小油門(mén)時(shí)可提前換入高檔，即減小發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，又可延遲換回低檔，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。2）發(fā)散型其降擋延遲的大小隨油門(mén)開(kāi)度增大而增大，特點(diǎn)是：大油門(mén)升檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，接近最大功率點(diǎn)，動(dòng)力性好，換檔延遲大，減少了換檔次數(shù)，提高了舒適性。但大油門(mén)升檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要降的很低，降低時(shí)大，功率利用差，故該型使用于功率大的轎車(chē)上。3）收斂型其降擋延遲隨油門(mén)開(kāi)度增大而減小，呈收斂狀分布，特點(diǎn)是：在大油門(mén)換檔延遲最小，小，所以升檔時(shí)有較好的功率利用，動(dòng)力性好。減小油門(mén)時(shí)，增大，避免了過(guò)多換檔，且發(fā)動(dòng)機(jī)可在較低轉(zhuǎn)速下工作，燃料經(jīng)濟(jì)性好，噪聲低，行駛平穩(wěn)舒適，常用于貨車(chē)上。4）組合型它由兩段或多段不同類(lèi)型的變化規(guī)律組合而成,優(yōu)點(diǎn)是便于在不同油門(mén)下獲得不同的車(chē)輛性能，小油門(mén)時(shí)舒適、穩(wěn)定、污染少；中油門(mén)時(shí)經(jīng)濟(jì)性好；大油門(mén)時(shí)動(dòng)力性好。實(shí)際車(chē)輛一般用組2023/1/29合型。a/%V,(a)等延遲型a/%V,(c)發(fā)散型a/%V,(b)收斂型a/%V,(d)組合型圖3.4兩參數(shù)換檔規(guī)律2023/1/210兩參數(shù)換檔檔規(guī)律的特特點(diǎn)是：當(dāng)當(dāng)油門(mén)開(kāi)度度較小、發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷荷較小時(shí)，，換檔點(diǎn)的的車(chē)速較低低；而油門(mén)門(mén)開(kāi)度增大大、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)負(fù)荷較大大時(shí)，換檔檔點(diǎn)的車(chē)速速也較大。。這種換檔檔規(guī)律提供供了駕駛員員干預(yù)換檔檔的可能性性，可提前前實(shí)現(xiàn)升檔檔和換檔，，以此來(lái)反反映駕駛員員的意圖。。在車(chē)輛穩(wěn)穩(wěn)定行駛的的前提下，，能夠按照照預(yù)先設(shè)定定的動(dòng)力型型或經(jīng)濟(jì)型型換檔規(guī)律律進(jìn)行換檔檔，能夠滿(mǎn)滿(mǎn)足對(duì)車(chē)輛輛最佳動(dòng)力力性或最佳佳經(jīng)濟(jì)性的的要求。二二參數(shù)換擋擋規(guī)律已被被廣泛應(yīng)用用于轎車(chē)、、貨車(chē)等車(chē)車(chē)輛上。（３）動(dòng)態(tài)態(tài)三參數(shù)換換擋規(guī)律根據(jù)優(yōu)化計(jì)計(jì)算時(shí)所選選取得目標(biāo)標(biāo)函數(shù)的不不同分為最最佳動(dòng)力性性動(dòng)態(tài)三參參數(shù)換擋規(guī)規(guī)律和最佳佳燃油經(jīng)濟(jì)濟(jì)性動(dòng)態(tài)三三參數(shù)換擋擋規(guī)律兩種種基本類(lèi)型型:①最佳動(dòng)動(dòng)力性換檔檔規(guī)律。由汽車(chē)?yán)砝碚撝?，汽汽?chē)的行駛駛方程式為為或由汽車(chē)?yán)碚撜撝l(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)扭矩，，可用二二次曲線擬擬合，則（3.1））另外，滾動(dòng)動(dòng)阻力系數(shù)數(shù)為：因此，由汽汽車(chē)行駛方方程（3.1）式得得：f=f(V)2022/12/2411（3.2））（3.3））最佳動(dòng)力性性換檔應(yīng)該該是在同一一油門(mén)開(kāi)度度下相鄰兩兩檔加速曲曲線的交點(diǎn)點(diǎn)處換檔，，即（3.4））根據(jù)（3.2）、（（3.3））以及（3.4）的的三式，可可得上式的解中為正值，且之根即為最佳換檔時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的車(chē)速。

②最佳佳燃油經(jīng)濟(jì)濟(jì)性換檔規(guī)規(guī)律它的目標(biāo)函函數(shù)是在某某一油門(mén)開(kāi)開(kāi)度下，汽汽車(chē)從原地地起步連續(xù)續(xù)換I檔加速至某某一要求車(chē)車(chē)速T時(shí)，總的油油耗Q應(yīng)最小。由汽車(chē)?yán)碚撜撝?022/12/2412考慮到于是根據(jù)汽車(chē)?yán)砝碚撝?，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)動(dòng)態(tài)小時(shí)油油耗是發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的的函數(shù)，一一般可擬合合為三次多多項(xiàng)式，即即：欲使加速油油耗Q為最小，這這是一個(gè)求求極值的問(wèn)問(wèn)題。令，則再由式（3.2）和和（3.3）可知：：2022/12/2413可得式中、、、、、、、、為為轉(zhuǎn)換系數(shù)，，由移項(xiàng)、并并項(xiàng)后求得。。解出上式的的根，即為加速時(shí)保保證車(chē)輛最佳佳燃料經(jīng)濟(jì)性性的相鄰兩檔檔n與（n+1）之間的最佳換換檔點(diǎn)車(chē)速。。同理，可求求出其它油門(mén)門(mén)開(kāi)度及換檔檔點(diǎn)車(chē)速。2.基于模糊邏輯輯和專(zhuān)家知識(shí)識(shí)的檔位決策策方法隨著智能控制制理論的發(fā)展展,出現(xiàn)了綜綜合利用道路路環(huán)境、駕駛駛員的操作特特點(diǎn)、車(chē)輛的的運(yùn)行狀況等等信息的模糊糊邏輯檔位決決策方法,其其結(jié)構(gòu)原理如如圖3.5所所示。其工作原理是是采集系統(tǒng)采采集車(chē)輛運(yùn)行行狀況和駕駛駛員的操作信信息,由模糊糊推理Ⅰ判斷斷出駕駛員的的操作意圖，，如加速、超超車(chē)、制動(dòng)減減速等。模糊糊推理Ⅱ判斷斷出路面狀況況,如坡道、、彎道等。模模糊推理Ⅲ根根據(jù)上述的推推理結(jié)論和專(zhuān)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)識(shí)輸出一個(gè)相相應(yīng)檔位，是是否換檔由約約束條件來(lái)決決定。三菱公公司研制的模模糊換檔系統(tǒng)統(tǒng)，可以模仿仿優(yōu)秀駕駛員員的駕駛經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，在下坡或或彎道行駛時(shí)時(shí)，謹(jǐn)慎降速速換檔，并且且在彎道上或或當(dāng)駕駛員踩踩加速踏板時(shí)時(shí)，還避免了了汽車(chē)不恰當(dāng)當(dāng)?shù)募铀贀Q檔檔。采用這種種技術(shù)后可以以節(jié)省燃油12%-17%。在特定定的路面上(如彎道、坡坡道等),模模糊邏輯的檔檔位決策方法法能夠充分體體現(xiàn)出駕駛員員的意圖，符符合在同一路路面條件下駕駕駛員的實(shí)際際操作過(guò)程，，有效解決了了頻繁和意外外換檔問(wèn)題。。但在良好路路面上,其給給出的檔位就就不是最佳的的。再有,這這種檔位決策策方法是基于于統(tǒng)計(jì)和分析析意義上的，，模糊換檔規(guī)規(guī)則庫(kù)和知識(shí)識(shí)庫(kù)的建立要要咨詢(xún)大量有有經(jīng)驗(yàn)的駕駛駛員和專(zhuān)家，，所形成的換換檔規(guī)律不可可能覆蓋車(chē)輛輛使用過(guò)程中中的所有工況況。因此，這種方方法在解決傳傳統(tǒng)換檔規(guī)律律存在的問(wèn)題題時(shí)也喪失了了傳統(tǒng)換檔規(guī)規(guī)律的一些優(yōu)優(yōu)勢(shì)。2022/12/2414車(chē)輛采集系統(tǒng)車(chē)速檔位油門(mén)制動(dòng)器方向盤(pán)駕駛員意圖模糊推理I模糊推理II專(zhuān)家知識(shí)模糊推理約束條件檔位圖3.4模模糊邏輯檔檔位決策系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示示意圖2022/12/2415四.智能化檔位決決策方法綜述述智能檔位決策策主要有兩種種：一是基于于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理理論，二是基基于模糊邏輯輯的綜合能力力。1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能能檔位決策方方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有有自適應(yīng)性，，它可以被訓(xùn)訓(xùn)練，網(wǎng)絡(luò)在在訓(xùn)練過(guò)程中中學(xué)習(xí)并記住住經(jīng)驗(yàn)。神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本本身就決定了了它是大規(guī)模模并行機(jī)制，，以數(shù)據(jù)作為為驅(qū)動(dòng)，擅長(zhǎng)長(zhǎng)通過(guò)大量復(fù)復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行分類(lèi)和發(fā)發(fā)現(xiàn)模式或規(guī)規(guī)律。因此，，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的角度看，，車(chē)輛的最佳佳換檔問(wèn)題，，是一個(gè)非線線性映射分類(lèi)類(lèi)問(wèn)題?？梢砸灾苯佑民{駛駛員換檔時(shí)所所獲得的數(shù)據(jù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)訓(xùn)練，也可以以如圖3.5所示，讓網(wǎng)絡(luò)絡(luò)在線學(xué)習(xí)駕駕駛員的最佳佳換檔點(diǎn)，使使自動(dòng)變速系系統(tǒng)具有自學(xué)學(xué)習(xí)的能力。。駕駛員神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)車(chē)速油門(mén)開(kāi)度制動(dòng)程度轉(zhuǎn)向角度12341000010000100001檔位誤差圖3.5神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檔檔位決策原理理圖2022/12/2416在實(shí)際際工程程應(yīng)用用方面面，三三菱汽汽車(chē)公公司率率先應(yīng)應(yīng)用神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)邏邏輯電電路成成功開(kāi)開(kāi)發(fā)了了能最最優(yōu)選選擇變變速檔檔位的的ＩＮＮＶＥＥＣＳＳⅡ型型軟件件系統(tǒng)統(tǒng).該系統(tǒng)統(tǒng)增加加了坡坡道、、彎道道以及及制動(dòng)動(dòng)器操操作等等信息息，可可以對(duì)對(duì)上坡坡、下下坡、、彎曲曲路段段進(jìn)行行檢測(cè)測(cè)，以以適應(yīng)應(yīng)各種種路況況的變變化。。例如如，當(dāng)當(dāng)車(chē)輛輛下坡坡時(shí)，，神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)控制制系統(tǒng)統(tǒng)能使使車(chē)輛輛自動(dòng)動(dòng)從4檔降到到3檔、2檔，逐逐漸向向發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)制制動(dòng)狀狀態(tài)過(guò)過(guò)渡；；而在在上坡坡或彎彎曲道道路行行駛時(shí)時(shí)，避避免了了高、、低檔檔間的的循環(huán)環(huán)換檔檔，提提高了了最佳佳變速速操作作和行行駛的的舒適適性.在該系系統(tǒng)基基礎(chǔ)上上，又又開(kāi)發(fā)發(fā)了最最優(yōu)控控制和和學(xué)習(xí)習(xí)控制制兩大大功能能(如圖3.6所示)。最優(yōu)優(yōu)控制制是以以多數(shù)數(shù)駕駛駛員在在各種種不同同的道道路條條件下下，手手動(dòng)變變速操操作信信息(油門(mén)開(kāi)開(kāi)度、、車(chē)速速、制制動(dòng)程程度、、轉(zhuǎn)向向角)作為輸輸入，，由微微機(jī)和和神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)邏輯輯電路路根據(jù)據(jù)車(chē)輛輛的運(yùn)運(yùn)行狀狀況和和道路路條件件輸出出最佳佳檔位位，從從而進(jìn)進(jìn)行最最優(yōu)控控制。。道路條件運(yùn)行情況多數(shù)駕駛員操縱特性單個(gè)駕駛員操縱特性車(chē)速油門(mén)開(kāi)度制動(dòng)程度轉(zhuǎn)向角度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)控制學(xué)習(xí)控制最佳檔位適應(yīng)個(gè)性的檔位圖3.6神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)智智能換換檔系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)原原理示示意圖圖不同的的駕駛駛員具具有不不同駕駕駛風(fēng)風(fēng)格，，這就就要求求自動(dòng)動(dòng)變速速系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)對(duì)對(duì)不同同的駕駕駛員員具有有適應(yīng)應(yīng)性，，即根根據(jù)不不同的的駕駛駛風(fēng)格格選擇擇不同同的最最佳換換檔點(diǎn)點(diǎn)。神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的學(xué)習(xí)習(xí)控制制功能能不但但能完完成上上述任任務(wù)，，而且且進(jìn)一一步擴(kuò)擴(kuò)大了了自動(dòng)動(dòng)變速速器的的使用用范圍圍。它它能根根據(jù)行行駛過(guò)過(guò)程中中輸入入的信信息，，由微微機(jī)和和神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)邏輯輯電路路判斷斷每個(gè)個(gè)駕駛駛員的的駕駛駛風(fēng)格格和習(xí)習(xí)慣，，自動(dòng)動(dòng)修正正變速速時(shí)間間和換換檔點(diǎn)點(diǎn)，所所以不不同類(lèi)類(lèi)型的的駕駛駛員都都能對(duì)對(duì)車(chē)輛輛進(jìn)行行良好好的操操縱。。2022/12/24172.模模糊糊邏輯輯綜合合智能能檔位位決策策方法法自動(dòng)變變速車(chē)車(chē)輛的的檔位位決策策必須須綜合合考慮慮車(chē)輛輛的行行駛狀狀況、、道路路環(huán)境境以及及駕駛駛員的的操作作意圖圖等3方面的的信息息，即即車(chē)輛輛必須須具有有模仿仿優(yōu)秀秀駕駛駛員的的檔位位決策策能力力。圖圖3.7所示為為一種種模糊糊綜合合智能能化的的檔位位決策策結(jié)構(gòu)構(gòu)原理理圖。。車(chē)速油門(mén)開(kāi)開(kāi)度油門(mén)開(kāi)開(kāi)度變化率率車(chē)速加速度度檔位制動(dòng)程程度轉(zhuǎn)向角角度坡道辨辨識(shí)器器車(chē)重辨辨識(shí)器器彎道辨辨識(shí)器器道路辨辨識(shí)器器發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)性能能辨識(shí)器器加示意意圖辨辨識(shí)器器駕駛風(fēng)風(fēng)格辨辨識(shí)器器規(guī)則庫(kù)庫(kù)模糊綜綜合智智能換檔系系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)換檔可可行性性分析器器換檔指令圖3.7模模糊綜綜合智智能化化檔位位決策策結(jié)構(gòu)構(gòu)原理理圖2022/12/2418五.電電控自自動(dòng)變變速器器換檔檔策略略研究究1.電控機(jī)機(jī)械式式有級(jí)級(jí)自動(dòng)動(dòng)變速速器智智能換換檔策策略（1））AMT最佳換換檔自自學(xué)習(xí)習(xí)控制制方法法換檔規(guī)規(guī)律指指相鄰鄰兩檔檔間自自動(dòng)換換檔時(shí)時(shí)刻隨隨控制制參數(shù)數(shù)變化化的規(guī)規(guī)律，，而最最佳動(dòng)動(dòng)力性性換檔檔規(guī)律律則是是指相相鄰兩兩檔在在換檔檔前后后的加加速度度保持持相等等，車(chē)車(chē)輛可可獲得得最大大平均加加速度度時(shí)，，換檔檔時(shí)刻刻與三三個(gè)狀狀態(tài)參參數(shù)———加加速度度a，油門(mén)開(kāi)開(kāi)度β，車(chē)速ｖ(亦稱(chēng)稱(chēng)換檔檔點(diǎn))之間間的變變化關(guān)關(guān)系。。最佳動(dòng)動(dòng)力性性換檔檔規(guī)律律的迭迭代自自學(xué)習(xí)習(xí)算法法：：迭代自自學(xué)習(xí)習(xí)控制制算法法是一一種將將前一一次控控制結(jié)結(jié)果與與控制制目標(biāo)標(biāo)之間間的誤誤差通通過(guò)一一定的的學(xué)習(xí)習(xí)率學(xué)學(xué)習(xí)后后修正正下一一次控控制信信號(hào)并并使控控制誤誤差趨趨向收收斂的的算法法。這這種算算法的的應(yīng)用用前提提是控控制過(guò)過(guò)程必必須具具有重重復(fù)性性。汽汽車(chē)變變速器器的換換檔具具有重重復(fù)性性控制制的特特點(diǎn)，，因此此，適適宜采采用迭迭代自自學(xué)習(xí)習(xí)方法法來(lái)改改善換換檔控控制的的性能能，以以達(dá)到到逼近近最佳佳換檔檔規(guī)律律的目目的。。討論汽汽車(chē)升升檔加加速過(guò)過(guò)程的的自學(xué)學(xué)習(xí)算算法。。當(dāng)汽汽車(chē)以以第ｉｉ檔和和第ｉｉ+1檔行駛駛時(shí)，，其參參數(shù)a，ββ，νν間動(dòng)態(tài)態(tài)關(guān)系系為非非線性性函數(shù)數(shù)，可可分別別表示示為(3.5)(3.6)對(duì)于五五檔變變速器器，式式中ｉｉ=1，2，3，4.由于β和ｖ又又分別別為時(shí)時(shí)間ｔｔ的函函數(shù)，，所以以加速速度也也可表表示為為時(shí)間間ｔ的的一元元函數(shù)數(shù)。即即和2022/12/2419按照照定定義義，，最最佳佳動(dòng)動(dòng)力力性性換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)為為式式(3.5)和和式式(3.6)所所表表示示的的兩兩條條曲曲線線的的交交點(diǎn)點(diǎn)。。該該交交點(diǎn)點(diǎn)由由a，，ββ，，ｖ三三個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)決決定定，，且且有有。。凡凡是是不不在在交交點(diǎn)點(diǎn)上上的的換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)均均為為存存在在動(dòng)動(dòng)力力損損失失的的非非最最佳佳換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)，，有有，，而而自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)的的目目標(biāo)標(biāo)是是。。這這樣樣，，每每一一次次換換檔檔前前后后的的加加速速度度差差與與目目標(biāo)標(biāo)量量之之間間的的誤誤差差為為。。于于是是，，根根據(jù)據(jù)迭迭代代自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)控控制制思思想想，，提提出出一一種種最最佳佳動(dòng)動(dòng)力力性性換換檔檔規(guī)規(guī)律律的的自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)逼逼近近算算法法。。其其算算法法過(guò)過(guò)程程如如下下：：①預(yù)預(yù)先先給給定定一一組組從從第第i檔換換入入第第i+1檔的的初初始始狀狀態(tài)態(tài)參參數(shù)數(shù)(初初始始換換檔檔點(diǎn)點(diǎn))，，并并存存入入自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)控控制制器器的的記記憶憶單單元元中中。。當(dāng)當(dāng)車(chē)車(chē)輛輛以以第第i檔行行駛駛時(shí)時(shí)，，一一旦旦檢檢測(cè)測(cè)到到當(dāng)當(dāng)前前狀狀態(tài)態(tài)參參數(shù)數(shù)和和滿(mǎn)滿(mǎn)足足條條件件（其其中中，，3個(gè)誤誤差差的的許許可可值值，，，為給給定定的的小小量量）換換檔檔控控制制器器便便發(fā)發(fā)出出指指令令，，將將變變速速器器換換入入第第i+1檔，，并并及及時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)出出換換檔檔后后的的加加速速度度。。②比比較較換換檔檔前前后后加加速速度度的的變變化化，，若若(為加加速速度度變變化化量量容容許許值值)，表表明明換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)并并非非最最佳佳，，需需對(duì)對(duì)其其參參數(shù)數(shù)進(jìn)進(jìn)行行學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)并并更更新新。。為為此此，，令令式中中：：，，稱(chēng)稱(chēng)為為加加速速度度學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)速速率率；；，，稱(chēng)稱(chēng)為為油油門(mén)門(mén)開(kāi)開(kāi)度度控控制制學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)率率。。2022/12/2420③分別別以以取取代代存入入記記憶憶器器中中，，作作為為第第1次次對(duì)對(duì)第第i檔換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)參參數(shù)數(shù)的的學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)結(jié)結(jié)果果，，也也是是下下一一次次的的換換檔檔參參數(shù)數(shù)。。一一般般地地，，若若在在第第i檔下下經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)第第ｋｋ次次學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)后后得得到到的的換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)參參數(shù)數(shù)值值記記為為，，而而當(dāng)當(dāng)前前狀狀態(tài)態(tài)參參數(shù)數(shù)測(cè)測(cè)量量值值表表示示為為，，當(dāng)當(dāng)條條件件得到到滿(mǎn)滿(mǎn)足足時(shí)時(shí)，，便便換換入入第第i+1檔，，并并測(cè)測(cè)出出。。當(dāng)條條件件成成立立時(shí)時(shí)，，表表明明，，已已是是最最佳佳動(dòng)動(dòng)力力性性換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)。。否否則則，，令令（3.7））這就就是是對(duì)對(duì)最最佳佳動(dòng)動(dòng)力力換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)的的第第ｋｋ+1次次學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)值值，，加加以以記記憶憶，，作作為為下下一一次次換換檔檔點(diǎn)點(diǎn)參參數(shù)數(shù)的的預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)值值，，迭迭代代初初始始值為為，，自自學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)的的目目標(biāo)標(biāo)是是使使。。實(shí)實(shí)際際上上，，由由于于人人體體對(duì)對(duì)水水平平方方向向加加速速度度變變化化的的敏敏感感程程度度有限限，，滿(mǎn)滿(mǎn)足足條條件件足足矣矣。。式(3.7)中，，比比值值實(shí)實(shí)際際是是曲曲線線在在為為定定值值的的條條件件下下，，過(guò)過(guò)曲線上上的的點(diǎn)的的切切線斜率率的絕對(duì)對(duì)量。事事實(shí)上，，有，，所以2022/12/2421令式（5-3）成為式中，ρ稱(chēng)為速度學(xué)習(xí)習(xí)速率。如以上算法所所示，通過(guò)不不斷對(duì)換檔點(diǎn)點(diǎn)參數(shù)的判佳佳和修正，達(dá)達(dá)到逼近最佳佳換檔規(guī)律和和自學(xué)習(xí)目的的。AMT最佳換檔的自自學(xué)習(xí)控制器器結(jié)構(gòu)可用下下圖3.8所示的控制原原理框圖表示示。狀態(tài)特征識(shí)別查詢(xún)環(huán)節(jié)換檔決策控制環(huán)節(jié)AMT車(chē)輛知識(shí)庫(kù)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)監(jiān)督環(huán)節(jié)傳感器自學(xué)習(xí)控制器圖3.8AMT最佳換檔自學(xué)學(xué)習(xí)控制器2022/12/2422（2）車(chē)輛檔檔位模糊———神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決決策研究①車(chē)輛檔檔位模糊———神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決決策方法如上圖3.9所所示的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)檔位決策的的方法，其特特點(diǎn)是采用蘊(yùn)蘊(yùn)藏了優(yōu)秀駕駕駛員換檔經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)檔位模型型和對(duì)駕駛意意圖進(jìn)行模糊糊推理，綜合合選擇最適合合的車(chē)輛檔位位。它包括三三個(gè)步驟：1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)檔位模型決決定預(yù)選檔位位獲得換檔規(guī)律律有兩種方法法：一是依據(jù)據(jù)車(chē)輛變速理理論，它在一一定約束條件件下，按某個(gè)個(gè)或某些目標(biāo)標(biāo)函數(shù)通過(guò)優(yōu)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)來(lái)獲獲取換檔規(guī)律律；二是通過(guò)過(guò)學(xué)習(xí)優(yōu)秀駕駕駛員的換檔檔數(shù)據(jù)，提取取最佳換檔規(guī)規(guī)律。但無(wú)論論采用這兩種種方法中的哪哪一種，所獲獲得的換檔規(guī)規(guī)律都是包含含換檔控制參參數(shù)與對(duì)應(yīng)最最佳檔位的一一組組離散的的數(shù)據(jù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檔位模型駕駛員意圖推理綜合車(chē)速v油門(mén)開(kāi)度圖3.9車(chē)車(chē)輛檔位模模糊——神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策方方法2022/12/2423即由換檔參數(shù)數(shù)，，，…，至至檔位g的對(duì)應(yīng)關(guān)系，，因此可以看看作由輸入?yún)?shù)空間（如如車(chē)速、油門(mén)門(mén)）到輸出空空間（檔位））的非線性映映射分類(lèi)。駕駛員神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出檔位誤差油門(mén)開(kāi)度車(chē)速V駕駛員選擇檔位圖3.10駕駕駛員換換檔規(guī)律的神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)習(xí)過(guò)程2022/12/2424上圖3.10為駕駛員換換檔規(guī)律的神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)習(xí)系統(tǒng)，神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檔位模模型的輸出個(gè)個(gè)數(shù)選擇等于于變速箱的檔檔位數(shù)，對(duì)于于5檔的變速速箱，模型具具有輸出5個(gè)個(gè)信號(hào)：，，，，，，，。駕駛員員對(duì)車(chē)輛換檔檔過(guò)程構(gòu)成了了復(fù)雜的人機(jī)機(jī)系統(tǒng)，神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)習(xí)相當(dāng)于對(duì)這這一系統(tǒng)的正正向逼近（或或建模）。在在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練前前，先將駕駛駛員的換檔數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處處理：包括對(duì)對(duì)車(chē)速、油門(mén)門(mén)開(kāi)度數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行歸一化，，對(duì)駕駛員選選擇的檔位信信號(hào)按表3.1的轉(zhuǎn)換；；然后作為輸輸入輸出樣本本對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行行訓(xùn)練。由于于換檔數(shù)據(jù)可可視為輸入?yún)?shù)空間（如如車(chē)速、油門(mén)門(mén)開(kāi)度）到輸輸出空間（檔檔位）的非線線性映射分類(lèi)類(lèi)，因此網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的訓(xùn)練中允允許存在一定定程度的誤差差，只要滿(mǎn)足足網(wǎng)絡(luò)輸出值值，，，，，，中中最大值與與樣本中對(duì)應(yīng)應(yīng)檔位一致。。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)后后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)檔位模型完完全繼承了優(yōu)優(yōu)秀駕駛員的的換檔規(guī)律，，因此這種換換檔規(guī)律也是是符合目前車(chē)車(chē)輛狀況的最最佳換檔規(guī)律律。只要選擇擇恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)絡(luò)模型、學(xué)習(xí)習(xí)算法和采用用高速數(shù)字信信號(hào)處理器，，就有可能完完成學(xué)習(xí)過(guò)程程。表3.1訓(xùn)訓(xùn)練樣本中中檔位信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系2022/12/2425通過(guò)學(xué)習(xí)后的的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檔檔位模型就可可以應(yīng)用于自自動(dòng)換檔過(guò)程程中。網(wǎng)絡(luò)的的輸入信號(hào)采采用與訓(xùn)練是是相同的歸一一化處理，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)輸出值，，，，，中中最大值對(duì)應(yīng)應(yīng)的檔位最佳佳檔位。設(shè)目目前車(chē)輛運(yùn)行行檔位為(i為1，2，3，，4，5等)，當(dāng)采集到輸入入?yún)?shù)車(chē)速v、油門(mén)開(kāi)度后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)檔位模型將將輸出對(duì)應(yīng)的的最佳檔位，將作作為車(chē)輛換檔檔的預(yù)選檔位位。2）推理駕駛駛意圖駕駛員對(duì)車(chē)輛輛運(yùn)行環(huán)境的的判斷及駕駛駛員的意圖都都通過(guò)操縱油油門(mén)踏板體現(xiàn)現(xiàn)出來(lái)。將駕駕駛意圖分為為減速、保持持和加速運(yùn)行行三類(lèi)。這些些意圖通過(guò)駕駕駛員油門(mén)踏踏板大小及其其變化率體現(xiàn)現(xiàn)出來(lái)。因此此，根據(jù)對(duì)駕駕駛員駕車(chē)過(guò)過(guò)程總結(jié)出經(jīng)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，構(gòu)構(gòu)成對(duì)駕駛意意圖的模糊推推理。一般在良好路路面下，駕駛駛員總是使油油門(mén)踏板開(kāi)度度保持在一定定的大小，只只在較小范圍圍變化；只有有當(dāng)車(chē)輛拐彎彎或運(yùn)行在起起伏路面時(shí)，，駕駛員確定定需要車(chē)輛減減速、加速時(shí)時(shí)，油門(mén)才有有較劇烈的變變化。定義I表示駕駛員要要求車(chē)輛加速速?gòu)?qiáng)度的模糊糊變量。00.30.51.0-0.500.5100.51.0I-1ZMBNZPZMB(a)油門(mén)踏板(b)踏板變化率(c)駕駛意圖I隸屬度圖3.11各各模糊變變量2022/12/2426對(duì)于圖3.11所示的模模糊變量，根根據(jù)這些駕駛駛經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)結(jié)，制定以下下九條推理規(guī)規(guī)則：ifββ=Zanddβ=NthenI=Mifββ=Zanddβ=ZthenI=Mifββ=Zanddβ=PthenI=Bifββ=Manddβ=NthenI=Zifββ=Manddβ=ZthenI=Mifββ=Manddβ=PthenI=Bifββ=Banddβ=NthenI=Zifββ=Banddβ=ZthenI=Mifββ=Banddβ=PthenI=B對(duì)于某一時(shí)刻刻采樣獲得的的β，dβ的數(shù)值，經(jīng)過(guò)過(guò)模糊推理后后的I值表示了此時(shí)時(shí)駕駛意圖。。設(shè)置閾值為為d1，d2（（d1>d2）。當(dāng)I>=d1，，表示駕駛員意意圖是使車(chē)輛輛加速；d2<I<d1，表示駕駛員無(wú)無(wú)明顯的加速速和減速意圖圖，稱(chēng)為保持持；I<=d2，，表示示駕駕駛駛員員意意圖圖是是使使車(chē)車(chē)輛輛加加速速；；2022/12/24273））綜綜合合得得到到最最佳佳檔檔位位如果果I的推推理理結(jié)結(jié)果果為為““保保持持””，，說(shuō)說(shuō)明明駕駕駛駛員員無(wú)無(wú)明明顯顯的的加加速速或或減減速速意意圖圖，，最最佳佳檔檔位位由由神神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的的輸輸出出決決定定，，即即。。如果果I的推推理理結(jié)結(jié)果果為為““加加速速””，，當(dāng)當(dāng)，，，，換換為為新新檔檔；；否否則則，，保保持持原原檔檔位位。。如果果I的推推理理結(jié)結(jié)果果為為““減減速速””，，當(dāng)當(dāng)，，，，換換為為新新檔檔；；否否則則，，保保持持原原檔檔位位。。②徑徑向向基基函函數(shù)數(shù)的的學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)算算法法徑向向基基函函數(shù)數(shù)神神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)RBFN是一個(gè)只含一一個(gè)隱層的三三層前向網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，其輸入層層到隱層按徑徑向基函數(shù)計(jì)計(jì)算隱層輸出出，從隱層到到輸出層按線線性網(wǎng)絡(luò)計(jì)算算輸出結(jié)點(diǎn)的的輸出；它不不僅有全局逼逼近性質(zhì)，而而且具有最佳佳逼近性能，，同時(shí)訓(xùn)練方方法快速，不不存在局部最最優(yōu)問(wèn)題。對(duì)于圖3.12所示MIMO網(wǎng)絡(luò)，設(shè)是是N維輸入向量，，，，i=1，2，，…S，是隱層第i個(gè)徑向基函數(shù)數(shù)中心，是與與X同維數(shù)的向量量，網(wǎng)絡(luò)有M個(gè)輸出.隱層層第i結(jié)點(diǎn)的輸出i=1，2，，…，S，其中，表表示隱隱層中心與輸輸入向量的Euclidean距離;當(dāng)徑向向基取為Gaussian函數(shù)時(shí)，，i=1，2，，…S網(wǎng)絡(luò)的輸出是是隱層輸出與與連接權(quán)值線線性組合，第第j個(gè)輸出為:，j=1，2，，…M2022/12/2428其中，，圖3.12RBFN網(wǎng)絡(luò)模型RBFN的學(xué)習(xí)分為兩兩個(gè)可相互獨(dú)獨(dú)立兩個(gè)階段段:隱層中心心的學(xué)習(xí)算法法和隱層與輸輸出層間連接接權(quán)值的學(xué)習(xí)習(xí)算法。RBF網(wǎng)絡(luò)的輸出層層和隱含層所所完成的任務(wù)務(wù)各不相同，，因此它們的的學(xué)習(xí)策略也也不相同。隱隱含層是對(duì)作作用函數(shù)（徑徑向基函數(shù)））的參數(shù)（中中心c，寬度δ）進(jìn)行調(diào)整，采采用非線性化化策略；輸出出層是對(duì)線性性權(quán)值w進(jìn)行調(diào)整，采采用線性化策策略。通常采采用直接計(jì)算算法和自組織織學(xué)習(xí)選取RBF中心法。1）直接計(jì)算算法：在此方法中，，隱單元RBF的中心是隨機(jī)機(jī)地在輸入樣樣本數(shù)據(jù)中選選取，且中心心固定。當(dāng)RBF的中心確定之之后，隱單元元的輸出是已已知的，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的權(quán)值就可可以通過(guò)求解解線性方程組組確定。但由由于采用了固固定的RBF中心，隱單元元數(shù)目要求很很多（比如與與訓(xùn)練樣本數(shù)數(shù)相同），同同時(shí)也降低了了RBF網(wǎng)絡(luò)的逼近能能力。2022/12/24292）自組織學(xué)學(xué)習(xí)選取RBF中心：此時(shí)RBF的中心不固定定，隱單元數(shù)數(shù)目比訓(xùn)練樣樣本數(shù)目少的的多。整個(gè)訓(xùn)訓(xùn)練過(guò)程分為為非監(jiān)督學(xué)習(xí)習(xí)和監(jiān)督學(xué)習(xí)習(xí)兩個(gè)階段。?？紤]到需要在在線完成換擋擋規(guī)律的學(xué)習(xí)習(xí)，采用簡(jiǎn)單單且很有效的的K-means法調(diào)整隱層中中心，采用遞遞推最小二乘乘算法RLS調(diào)節(jié)權(quán)值。（一）K-means聚類(lèi)算法是模模式識(shí)別領(lǐng)域域中非監(jiān)督學(xué)學(xué)習(xí)算法，其其原理是首先先初始化中心心，然后將輸輸入樣本按最最臨近規(guī)則分分組，調(diào)整RBF網(wǎng)絡(luò)隱層中心心的K-means算法如下：（1）隨機(jī)給給出初始中心心和和初始學(xué)習(xí)率率a(0)∈(0，1);對(duì)于全部樣本本N反復(fù)進(jìn)行以下下2、3步驟驟：（2）輸入樣樣本與隱層中中心的距離，，并找出與樣樣本k距離最小的中中心l：，1≤i≤S，，k=1,2,…N式中，k-——樣本號(hào),N——樣本總數(shù)i——隱層中心號(hào)，，S——隱層中心總數(shù)數(shù)。（3）調(diào)整中中心及重新計(jì)計(jì)算第l結(jié)點(diǎn)的距離：：1≤i≤S，當(dāng)i≠l2022/12/2430其中，為學(xué)習(xí)率。

（二）RBFN網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的遞遞推最小二乘乘算法RLS如下:對(duì)于多輸入多多輸出的RBF網(wǎng)絡(luò)，由上可可知網(wǎng)絡(luò)的輸輸出為j=1，2，，…M在第n時(shí)刻，定義誤誤差評(píng)價(jià)函數(shù)數(shù)為式中，λ稱(chēng)為遺忘因子子，其作用是是將過(guò)去樣本本對(duì)當(dāng)前估計(jì)計(jì)值的影響逐逐漸忘掉，使使估計(jì)值盡量量反映當(dāng)前樣樣本特性，，，，，分分別別表示輸出節(jié)節(jié)點(diǎn)j的誤差、期望望輸出和實(shí)際際輸出。為了通過(guò)訓(xùn)練練學(xué)習(xí)來(lái)調(diào)整整權(quán)值，，對(duì)對(duì)評(píng)價(jià)函數(shù)求求導(dǎo)數(shù)，，并令其為零零，可以得到到調(diào)整權(quán)值的的遞推最小二二乘算法RLS如下：2022/12/2431令其中，進(jìn)一步，令，，利用矩陣陣求逆可得遞遞推公式。（1）給定初初始權(quán)值，，訓(xùn)練樣本本逆相關(guān)陣初初始值PSXS(0)和遞推迭代的的結(jié)束值，，對(duì)對(duì)于輸入的樣樣本，遞推過(guò)過(guò)程如下:（2）根據(jù)輸輸入的樣本和和調(diào)整好的中中心，計(jì)算隱隱層結(jié)點(diǎn)的輸輸出，i=1，2，，...S（3）計(jì)算增增益矩陣其中，λ為遺忘因子。。2022/12/2432（4）更新連連接權(quán)值，j=1，2，，…M其中，誤差,是是網(wǎng)絡(luò)輸入入樣本時(shí)第j個(gè)輸出結(jié)點(diǎn)的的期望輸出。。（5）更新矩矩陣P（6）誤差評(píng)評(píng)價(jià)函數(shù)E(n)，如果E>轉(zhuǎn)（3）繼續(xù)續(xù)計(jì)算，否則則迭代結(jié)束。。2022/12/24332.電控液液力機(jī)械式自自動(dòng)變速器人人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)自動(dòng)變速研研究以裝備有4D180型液力機(jī)械式式自動(dòng)變速器器的ZL50C裝載機(jī)為參考考，分析了一一種基于人工工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（（ANN）控制的，可以以根據(jù)作業(yè)工工況實(shí)現(xiàn)工程程車(chē)輛液力機(jī)機(jī)械式自動(dòng)變變速器自動(dòng)換換檔的換檔策策略。液力機(jī)械式自自動(dòng)變速器中中，由于液力力變矩器的液液力損失，加加上駕駛員操操縱不當(dāng)，使使得變矩器可可能經(jīng)常工作作在低效率區(qū)區(qū)，影響了整整機(jī)的使用效效率，加大了了作業(yè)成本，，從這種情況況下出發(fā)，利利用人工神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式式識(shí)別能力，，對(duì)輸入的采采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行行分類(lèi)，辨別別最佳換檔時(shí)時(shí)刻，確定合合適的檔位，，從而改變變變矩器的工作作狀態(tài)，使其其工作在高效效區(qū)。以此實(shí)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛保證證動(dòng)力性的同同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)濟(jì)性之操作目目的。（1）換檔控制策策略4D180型液力機(jī)械械式變速器器具有前進(jìn)進(jìn)、后退檔檔位各4個(gè)個(gè)。由裝載載機(jī)液力機(jī)機(jī)械變速器器試驗(yàn)結(jié)果果，作出了了發(fā)動(dòng)機(jī)與與變速器共共同工作時(shí)時(shí)的變速器器效率與輸輸出動(dòng)力的的特性曲線線，當(dāng)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)開(kāi)度一定時(shí)時(shí)，即發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一定時(shí)時(shí)，液力機(jī)機(jī)械式變速速器升檔時(shí)時(shí)各檔位效效率和輸出出轉(zhuǎn)矩的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性如如圖3.13所示。。效率η/%040080012001600200020406080IIIIIIIV02022/12/2434輸出轉(zhuǎn)矩/kN.m1234IIIIIIIV00480800120016002000液力機(jī)械變速器輸出轉(zhuǎn)速/圖3.134D180型液力機(jī)械式變速器輸出轉(zhuǎn)速/（2）控制原理在不同的油油門(mén)開(kāi)度下下將相鄰兩兩檔的換檔檔點(diǎn)連結(jié)起起來(lái)形成換換檔線，這這樣有3條條換檔線將將整個(gè)工作作區(qū)分為4個(gè)檔位區(qū)區(qū)，當(dāng)工作作點(diǎn)通過(guò)該該線時(shí)，系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換換檔。應(yīng)用用具有誤差差反向傳播播的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可可以識(shí)別出出系統(tǒng)工作作點(diǎn)所在的的檔位區(qū)，，從而進(jìn)行行換檔操作作。由于實(shí)際換換檔時(shí)有““速差”存存在，即系系統(tǒng)升檔與與降檔曲線線不重合，，這樣就應(yīng)應(yīng)該有2個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)分別別識(shí)別升、、降檔狀態(tài)態(tài)。升、降檔網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)都采用用3-7-3BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，，即輸入層層3個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，輸入油油門(mén)、車(chē)速速、加速度度信號(hào)，中中間隱層7個(gè)節(jié)點(diǎn)，，輸出層3個(gè)節(jié)點(diǎn)，，輸出3位位檔位編碼碼。隱層的的節(jié)點(diǎn)k的輸出2022/12/2435式中:為為連接接隱層第k節(jié)點(diǎn)和輸入入層的權(quán)向向量，，，k=1，2，…，7；θ為隱層的閾閾值向量，，；；x為網(wǎng)絡(luò)的輸輸入向量，，。。輸出層的輸輸出形式與與隱層類(lèi)似似。給定輸入輸輸出樣本(X，Y)，，權(quán)值按下式式調(diào)整式中:為為各層層的輸入向向量;為為學(xué)習(xí)率率。使得誤差最最小，式式中:Y為網(wǎng)絡(luò)希望望輸出，。。對(duì)于輸出層層對(duì)于隱層式中:Φ′為函數(shù)對(duì)其其自變量的的導(dǎo)數(shù)。閾值的調(diào)整整具有和權(quán)權(quán)值類(lèi)似的的形式。設(shè)設(shè)定檔位編編碼Yi(out)=000、、001、、010、、100，，i=1、、2、3、、4分別代表I、II、、III、、IV檔。利用合合適的輸入入輸出樣本本訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的權(quán)、閾閾值，然后后，任給一一個(gè)測(cè)試數(shù)數(shù)據(jù)x，網(wǎng)絡(luò)將輸出出這個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)的中心，，通通過(guò)判斷它它到各個(gè)檔檔位編碼的的歐氏距離離，實(shí)現(xiàn)了了對(duì)輸入數(shù)數(shù)據(jù)分類(lèi)。。2022/12/2436（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采采用離線訓(xùn)訓(xùn)練的方式式，即運(yùn)行行整車(chē)模型型，利用它它產(chǎn)生的工工作信號(hào)（（油門(mén)開(kāi)度度、車(chē)速、、加速度）），由函數(shù)數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的訓(xùn)練運(yùn)運(yùn)算，然后后將訓(xùn)練好好的前、后后檔網(wǎng)絡(luò)權(quán)權(quán)值、閾值值存入相應(yīng)應(yīng)的控制器器模型?？乜刂破骺筛鶕?jù)工況正正確識(shí)別換換檔點(diǎn)，通通過(guò)換檔使使變速器工工作在各檔檔高效率區(qū)區(qū)。3.電控機(jī)械式式無(wú)級(jí)變速速器的模糊糊控制策略略無(wú)級(jí)變速傳傳動(dòng)是汽車(chē)車(chē)?yán)硐氲膫鱾鲃?dòng)方式，，使各國(guó)研研究者和汽汽車(chē)公司研研究的重點(diǎn)點(diǎn)。金屬帶帶式無(wú)級(jí)變變速器的出出現(xiàn)和電子子技術(shù)在汽汽車(chē)上的應(yīng)應(yīng)用，使得得轎車(chē)無(wú)級(jí)級(jí)變速迅速速發(fā)展。金金屬帶式無(wú)無(wú)級(jí)變速器器使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)輸出功率率和路面行行駛阻力達(dá)達(dá)到動(dòng)態(tài)匹匹配，使發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定定在最佳工工作點(diǎn)，即即經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速速下工作，，節(jié)油率在在10%以以上。即使使無(wú)級(jí)變速速器由于靠靠摩擦傳動(dòng)動(dòng)，效率較較低，但具具有傳動(dòng)比比連續(xù)、傳傳動(dòng)動(dòng)力平平穩(wěn)、操縱縱動(dòng)力平穩(wěn)穩(wěn)，操縱方方便等特點(diǎn)點(diǎn)。因此，，只要內(nèi)燃燃機(jī)仍作為為車(chē)用發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)，開(kāi)發(fā)發(fā)無(wú)級(jí)變速速傳動(dòng)將是是必然的趨趨勢(shì)。無(wú)級(jí)變速控控制包括速比控制和線壓控制。速比控制制要求在所所有行駛路路況下汽車(chē)車(chē)行使性能能達(dá)到最優(yōu)優(yōu)，通過(guò)控控制