雙離合器式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯雙離合器式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)-基礎(chǔ)電子DCT由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)是的DCT關(guān)鍵部件，而起步控制策略的制定、綜合智能換擋規(guī)律的制定和換擋品質(zhì)的改善方法是控制系統(tǒng)的技術(shù)，對(duì)整車的起步性能、換擋品質(zhì)、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等有著重要的影響。

1DCT的起步控制技術(shù)

1.1DCT的起步控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀

綜合當(dāng)前的研究成果，通過優(yōu)化離合器的動(dòng)力學(xué)模型、完善離合器接合的控制策略及提高離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的跟蹤品質(zhì)，是提高車輛起步性能的主要途徑。

離合器起步過程中的動(dòng)力學(xué)模型是進(jìn)行離合器控制策略研究的基礎(chǔ)，包括離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型、接合過程中轉(zhuǎn)矩傳遞的模型及離合器接合過程的動(dòng)力學(xué)模型。楊樹軍等對(duì)電控液動(dòng)濕式離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究，并建立了接合過程的動(dòng)力學(xué)模型。李煥松、張俊智、申水文和葛安林等對(duì)電控液動(dòng)干式離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，建立了相應(yīng)的模型。

離合器接合速度的控制策略是優(yōu)化起步性能的關(guān)鍵，總體可分為基于現(xiàn)代控制技術(shù)和基于智能控制技術(shù)的控制策略。

基于現(xiàn)代控制技術(shù)的控制策略車輛起步性能的*價(jià)指標(biāo)中，沖擊度與滑摩功是相互矛盾的，不可能使二者同時(shí)達(dá)到。在滿足各種約束條件的前提下，為了找出比較滿意的綜合解，基于約束條件的算法及控制方法，在離合器起步控制中得到了應(yīng)用。葛安林等基于離合器的動(dòng)力學(xué)模型，以平均沖擊能量和滑摩功為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行多目標(biāo)函數(shù)的綜合優(yōu)化，從而獲得在不同操縱規(guī)律下，任一坡度、載荷和擋位下起步時(shí)的接合規(guī)律。孫承順、張建武和秦大同等基于值和線性二次型的控制原理，綜合考慮沖擊度和滑摩功兩項(xiàng)*價(jià)指標(biāo)，以解析形式推導(dǎo)出離合器的接合軌線。席軍強(qiáng)、陳慧巖和丁華榮等根據(jù)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器輸出軸轉(zhuǎn)速差，得到理想離合器輸出軸加速度，并通過控制離合器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程增量，使得實(shí)際離合器輸出軸加速度和理想相一致，實(shí)現(xiàn)了起步過程中的自適應(yīng)控制。

基于智能控制技術(shù)的控制策略模糊控制等智能控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，就是對(duì)非線性、大滯后及難以建立數(shù)學(xué)模型的控制對(duì)象，具有更好的適應(yīng)性。LUCAS等分析了40位駕駛員的起步操作數(shù)據(jù)，總結(jié)了相應(yīng)的起步控制規(guī)則，為起步過程中模糊規(guī)則的制定奠定了基礎(chǔ)。TANAKA等基于駕駛員經(jīng)驗(yàn)建立了模糊規(guī)則庫(kù)，根據(jù)駕駛員踏板的操作過程，模糊推理出駕駛員的意圖，實(shí)現(xiàn)了離合器的模糊起步控制。與此同時(shí)，葛舜、王云成、申水文和湯霞清等國(guó)內(nèi)學(xué)者也開展了離合器模糊起步控制技術(shù)的研究，并進(jìn)行了實(shí)車測(cè)試，取得廠預(yù)期的效果。

提高離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的跟蹤品質(zhì)，應(yīng)研究魯棒性強(qiáng)、跟蹤品質(zhì)好的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器。建立控制決策系統(tǒng)和硬件機(jī)構(gòu)之間的良好接口，是實(shí)現(xiàn)離合器的控制策略、優(yōu)化離合器起步性能的關(guān)鍵。張俊智等采用預(yù)測(cè)控制的方法，有效地克服了液壓控制系統(tǒng)對(duì)電磁閥開、關(guān)指令的滯后，實(shí)現(xiàn)了離合器接合的高精度控制，并提出了離合器的容錯(cuò)控制方法。高炳釗、葛安林等將反饋信號(hào)由液壓缸柱塞的速度轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰屏?，避開了液壓系統(tǒng)的高度非線性和時(shí)變性的影響，實(shí)現(xiàn)了接合速度控制。孫承順、張建武等根據(jù)非線性控制理論和滑?？刂圃恚瑯?gòu)造了等價(jià)線性系統(tǒng)滑?？刂破?，使之具有高精度的跟蹤品質(zhì)和較強(qiáng)的抗干擾能力。何忠波等利用控制電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的辦法，解決了執(zhí)行電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下勻速運(yùn)動(dòng)精度不高的問題，實(shí)現(xiàn)了離合器的控制，葉明等設(shè)計(jì)了基于模糊控制的速度環(huán)和基于PI控制的電流環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，使伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。

1.2DCT起步控制技術(shù)的*價(jià)及發(fā)展動(dòng)態(tài)

應(yīng)從提高離合器動(dòng)力學(xué)模型的精度、完善離合器控制策略及提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的跟蹤精度三方面來優(yōu)化離合器的起步性能，離合器控制策略的完善為關(guān)鍵，其各種方法的*價(jià)及發(fā)展動(dòng)態(tài)如下。

控制等綜合優(yōu)化方法需要建立的離合器動(dòng)力學(xué)模型，且不適應(yīng)控制過程中參數(shù)變化引起的決策凋整。建立完全的動(dòng)力學(xué)模型十分困難，而且由于車輛起步時(shí)載荷、擋位等變化，使離合器傳動(dòng)系中參數(shù)具有不確定性，限制了控制的性能。

模糊參考自適應(yīng)控制策略的穩(wěn)定性、魯棒性等方面的理論尚不完善，不易建立性能較好的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。因此應(yīng)從優(yōu)化離合器動(dòng)力學(xué)模型和完善自適應(yīng)控制系統(tǒng)兩個(gè)方面，來提高基于現(xiàn)代控制技術(shù)的離合器起步的性能，但難度較大。包括模糊控制在內(nèi)的智能控制可以利用人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到模仿人的思維來控制車輛起步的目的，而且對(duì)難以建立數(shù)學(xué)模型、非線性和大滯后的控制對(duì)象，具有很好的適應(yīng)性，非常適用于離合器起步控制領(lǐng)域，應(yīng)用前景較好。但模糊控制在其參數(shù)的模糊化過程中，受人為因素的影響較大，控制規(guī)則中參數(shù)特性與控制目標(biāo)關(guān)系不明確，不易于參數(shù)的調(diào)整，獲得較優(yōu)的控制參數(shù)困難。

因此基于駕駛員的起步操縱經(jīng)驗(yàn)，不斷豐富模糊控制規(guī)則的基礎(chǔ)上，研究如何通過少量的調(diào)試次數(shù)，即可獲取較優(yōu)控制參數(shù)的方法，是目前急需解決的問題。

2換擋規(guī)律的制定

基于經(jīng)驗(yàn)的換擋規(guī)律HAYASHI等利用模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，對(duì)駕駛員的換擋規(guī)律進(jìn)行辨識(shí)，建立了基于經(jīng)驗(yàn)的換擋規(guī)律，提高了車輛在爬坡及制動(dòng)工況時(shí)的性能。實(shí)際工程應(yīng)用方面，三菱汽車公司率先應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)邏輯電路，成功開發(fā)了能選擇變速擋位的INVECSⅡ型軟件系統(tǒng)。

基于約束條件的換擋規(guī)律早期使用的單參數(shù)換擋規(guī)律目前應(yīng)用較少。彼得羅夫提出了以車速和油門作為控制參數(shù)的二參數(shù)換擋規(guī)律，二參數(shù)換擋規(guī)律引入了油門參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了駕駛員的干預(yù)換擋，與單參數(shù)相比，整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和換擋品質(zhì)有了較大的提高，當(dāng)前被廣泛采用；葛安林等在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了以車速、油門開度和加速度為控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)三參數(shù)控制規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果表明，該規(guī)律優(yōu)于靜態(tài)的二參數(shù)換擋規(guī)律。

智能修正的換擋規(guī)律WEIL等提出了一個(gè)擋位決策的模糊系統(tǒng)模型，詳細(xì)介紹了獲取換擋控制規(guī)則的方法，并進(jìn)行了仿真對(duì)比分析，證明了該方法的優(yōu)點(diǎn)。三菱汽車公司也開展了相應(yīng)研究，并在上、下坡等特殊路段進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。國(guó)內(nèi)學(xué)者也開展了智能修正換擋規(guī)律的研究。申水文、葛安林等通過增加轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和道路坡度傳感器，引入坡道和彎道信息，采用模糊邏輯技術(shù)修正二參數(shù)換擋規(guī)律，減少了爬坡和彎道行駛時(shí)的換擋次數(shù)。

綜合智能的換擋規(guī)律秦貴和等將路面和駕駛員意圖分為良好路段、顛簸路段、加速和停車等典型工況。首先求出各典型工況較佳的換擋規(guī)律。然后利用易于測(cè)量的車輛的狀態(tài)參數(shù)，依據(jù)模糊推理方法，形成一個(gè)描述路面特征、駕駛員意圖和車輛狀態(tài)的模糊集合，求出當(dāng)前狀態(tài)與各典型工況的貼近度，計(jì)算得到終的擋位數(shù)值。葛安林等在綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)駕駛員類型、駕駛員意圖和行駛環(huán)境路段、路況和路形實(shí)時(shí)識(shí)別研究成果的基礎(chǔ)上，提出由路段和路況識(shí)別信息建立標(biāo)準(zhǔn)行駛工況的換擋規(guī)律，按照駕駛員的類型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)換擋規(guī)律的個(gè)性化處理，并依據(jù)路形、駕駛員意圖識(shí)別的結(jié)果，進(jìn)行局部信息占優(yōu)再修正，獲取的換擋規(guī)律。

綜合智能換擋規(guī)律是實(shí)現(xiàn)汽車的可駕駛性、燃油消耗、廢氣排放和其他性能達(dá)到綜合較優(yōu)的途徑，也是換擋規(guī)律發(fā)展和應(yīng)用的方向?？梢詮奶岣呋诩s束條件換擋規(guī)律的精度以及豐富換擋決策的知識(shí)庫(kù)、加強(qiáng)綜合智能換擋規(guī)律的試驗(yàn)研究?jī)煞矫鎭硗晟凭C合智能換擋規(guī)律。

3換擋品質(zhì)

換擋品質(zhì)研究的主要目標(biāo)，就是縮短換擋時(shí)間，且使換擋過程中的沖擊度和滑摩功符合要求。優(yōu)化離合器的切換規(guī)律，控制離合器的接合、分離速度，是提高DCT換擋品質(zhì)的重要途徑。應(yīng)直接以各電磁閥的占控比，直流電動(dòng)機(jī)電壓的方向、占控比或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為研究對(duì)象，對(duì)比分析不同控制指令時(shí)的換擋品質(zhì)?？紤]系統(tǒng)溫度、離合器磨損等因素對(duì)換擋品質(zhì)的影響，對(duì)控制指令進(jìn)行補(bǔ)償。終得到使各擋位的換擋品質(zhì)達(dá)到綜合較優(yōu)時(shí)，各電磁閥或各電動(dòng)機(jī)控制指令的數(shù)值表。

動(dòng)力傳動(dòng)系的綜合控制也是提高換擋品質(zhì)的重要途徑，基于CAN