CN102758864B - 用于双离合器变速器的直接离合器控制 - Google Patents

用于双离合器变速器的直接离合器控制 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于控制双离合器变速器的离合器的控制系统，其包括基于内模型的力控制算法、压力控制阀、液压致动器和离合器组件，其中，力控制算法将期望的离合力变换为压力控制信号，压力控制阀接收压力控制信号，压力控制阀将与压力控制信号有关的压力施加给液压致动器，离合器组件具有弹簧杆和多个离合器板。液压致动器对所述弹簧杆的远端施加对应于所述压力控制信号的期望的力，使得施加到所述弹簧杆的远端的期望的力对所述离合器板施加实际的离合力。

Description

用于双离合器变速器的直接离合器控制
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车辆变速器中的离合器的系统。更具体地，本发明涉及用于双离合器变速器的直接离合力控制系统。
背景技术
这部分的叙述仅仅提供与本公开有关的背景信息并且可能构成或可能不构成现有技术。
典型的双离合器变速器包括驱动一对输入轴的一对操作离合器。输入轴可以位于输出轴的相对侧上，或者可以同心地位于间隔开的输出轴之间。多个同步器选择性地将可旋转的齿轮联接到相关联的轴以实现前进和倒档齿轮比。另外，螺线管和阀组件致动离合器和同步器以实现前进和倒档齿轮比。通常，采用电子控制的液压回路或系统来控制螺线管和阀组件。当离合器的离合器板磨损时，对于这些电子控制的回路来说，补偿期望的离合力和实际施加给离合器的力之间的差异变得更为困难。
因此，需要一种用于双离合器变速器的改进的控制系统。
发明内容
一种用于控制双离合器变速器的离合器的控制系统，其包括基于内模型的力控制算法、压力控制阀、液压致动器和离合器组件，其中，力控制算法将期望的离合力变换为压力控制信号，压力控制阀接收压力控制信号，压力控制阀将与压力控制信号有关的压力施加给液压致动器，离合器组件具有弹簧杆和多个离合器板。液压致动器对所述弹簧杆的远端施加对应于所述压力控制信号的期望的力，使得施加到所述弹簧杆的远端的期望的力对所述离合器板施加实际的离合力。
此外，本发明还涉及以下技术方案。
1. 一种用于控制双离合器变速器的离合器的控制系统，包括：
基于内模型的力控制算法，所述力控制算法将期望的离合力变换为压力控制信号；
压力控制阀，所述压力控制阀接收所述压力控制信号；
液压致动器，所述压力控制阀对所述液压致动器施加压力，所施加的压力与所述压力控制信号相关；以及
带有刚性的弹簧杆和多个离合器板的离合器组件，其中，所述液压致动器对所述弹簧杆的远端施加对应于所述压力控制信号的力，并且其中，施加到所述弹簧杆的远端的力对所述离合器板施加实际的力。
2. 如技术方案1所述的控制系统，其中，在施加给所述液压致动器的期望的压力与施加给所述离合器板的实际的力之间大致一一对应。
3. 如技术方案1所述的控制系统，其中，所述液压致动器和所述弹簧杆利用应用的支承件联接在一起。
4. 如技术方案1所述的控制系统，其中，所述基于内模型的力控制算法包括内对象模型。
5. 如技术方案4所述的控制系统，其中，所述内对象模型是所述压力控制阀、所述液压致动器、所述弹簧杆和所述多个离合器板的模型。
6. 如技术方案5所述的控制系统，其中，所述内对象模型存储在微处理器中。
7. 如技术方案4所述的控制系统，其中，所述内对象模型包括所述压力控制阀、所述液压致动器、所述弹簧杆、所述多个离合器板的动态特性、和所述控制系统的非线性和滞后。
8. 如技术方案1所述的控制系统，其中，所述基于内模型的力控制算法包括增益、积分器、第一函数和第二函数。
9. 如技术方案8所述的控制系统，其中，所述增益决定了所述内模型的响应速度。
10. 如技术方案8所述的控制系统，其中，所述第一函数将稳态实际离合力映射为所述液压致动器中的压力。
11. 如技术方案10所述的控制系统，其中，所述第一函数是比例增益函数、查询表、或非线性函数。
12. 如技术方案8所述的控制系统，其中，所述第二函数对所述压力控制阀、所述液压致动器、所述弹簧杆和所述多个离合器板的线性阻尼和摩擦特性进行建模。
13. 如技术方案12所述的控制系统，其中，所述第二函数是比例增益函数、查询表、或非线性函数。
14. 一种用于控制双离合器变速器的控制系统的方法，包括：
传递期望的离合力信号给内模型；
将所述内模型中的期望的离合力信号变换为压力控制信号；
将来自所述内模型的压力控制信号传递给压力控制阀。
15. 如技术方案14所述的方法，其中，将所述期望的离合力信号传递给所述内模型包括从所述期望的离合力信号减去来自内对象模型的信号或使所述期望的离合力信号加上来自内对象模型的信号，所得到的修正的期望离合力信号被传递给前馈/反馈控制，所述前馈/反馈控制产生所述压力控制信号，所述压力控制信号被传递给所述压力控制阀和所述内对象模型。
16. 如技术方案14所述的方法，其中，所述内对象模型包括压力控制阀、液压致动器、弹簧杆、多个离合器板的动态特性、和与所述双离合器变速器相关的非线性和滞后。
17. 一种用于控制双离合器变速器的控制系统的方法，包括：
将期望的离合力信号传递给内模型，所述内模型包括增益、积分器、第一函数和第二函数；
将所述内模型中的期望的离合力信号变换为压力控制信号；以及
将来自所述内模型的压力控制信号传递给压力控制阀。
18. 如技术方案17所述的方法，其中，所述增益决定了所述内模型的响应速度。
19. 如技术方案17所述的方法，其中，所述第一函数将稳态实际离合力映射为液压致动器中的压力，所述液压致动器中的压力与发送给所述压力控制阀的压力控制信号对应，所述液压致动器将压力施加给弹簧杆，所述弹簧杆又将实际离合力施加给多个离合器板。
20. 如技术方案19所述的方法，其中，所述第二函数对所述压力控制阀、所述液压致动器、所述弹簧杆和所述多个离合器板的线性阻尼和摩擦特性进行建模。
进一步的特征、优点和应用领域将从本文提供的描述变得清楚。应该理解，说明书和具体实例仅是用于说明的目的，并且不限定本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明的目的，不意图以任何方式限制本公开的范围。附图中的构件不一定是按照比例绘制的，而是重在说明本发明的原理。在附图中：
图1是传统的离合器控制系统的示意图；
图2是根据本发明的原理的离合器控制系统的示意图；
图3是根据本发明的原理的图2的系统的基于内模型的力控制算法的示意图；以及
图4是图2的基于内模型的力控制算法的实施方式的示意图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开、应用或用途。
现在参考附图，图2至图4中示出了实现本发明的原理的离合器控制系统，并且以100表示，并且，为了比较，在图1中示出了传统的离合器控制系统，以10表示。这些离合器控制系统与机动车辆动力系相关联，尤其是双离合器变速器。
传统的离合器控制系统10包括液压致动器12和离合器组件17。离合器组件17包括一组离合器板17A、17B、17C和膜片弹簧杆16。膜片弹簧杆16与离合器板17A接触并且利用应用的支承件15联接到液压致动器12，支承件15靠近或位于膜片弹簧杆16的远端。
系统10还包括力-位置变换器18、闭环位置控制算法20、流量控制阀22、压力控制阀21、和位置传感器14。在双离合器变速器操作期间，离合器组件17由微处理器控制。微处理器将期望的离合力信号Fd发送给力-位置变换器18，该力-位置变换器18又将期望的离合力Fd变换为液压致动器位置命令Xc。力-位置变换器18将位置命令Xc信息发送给位置控制算法20，该位置控制算法20产生用于流量控制阀22的控制信号Q。流量控制阀22接收控制信号Q以及来自压力控制阀21的信号，以便调整联接到应用的支承件15的液压致动器12的位置，使得在应用的支承件15的位置d以及因此膜片弹簧杆16的远端的偏转、和实际施加给离合器组件17的离合器板17A、17B和17C的力之间有大致的一一对应。
应该注意，位置传感器14接收与应用的支承件15的位置d相关联的信号13，并且将液压致动器位置的测量的位置Xm（以及因此弹簧杆16的偏转）作为反馈传递给控制算法20，以形成闭环控制系统。总体而言，位置传感器14是昂贵的，当离合器板17A、17B和17C磨损时，对于系统10来说，补偿位置d和实际施加到离合器板的力之间的差异变得困难。
现在参照图2，根据本发明的原理，离合器控制系统100包括离合器组件109和液压致动器110。离合器组件109包括一组离合器板109A、109B、109C和膜片弹簧杆108。膜片弹簧杆108与离合器板109A接触并且利用应用的支承件115联接到液压致动器110，支承件115靠近或位于膜片弹簧杆108的远端。膜片弹簧杆108比传统的弹簧杆16刚性得多，以便在力施加到弹簧杆108时最小化弹簧杆108的远端处的偏转。例如，在某些实施方式中，弹簧杆108的远端具有从大约2mm至大约5mm的偏转，而之前所述的传统的杆弹簧16的远端通常具有大约15mm的偏转。
系统100还包括基于内模型的力控制算法102和压力控制阀106。在相关联的双离合器变速器操作期间，离合器组件109由微处理器控制。微处理器将期望的离合器施加力信号Fd发送给基于内模型的力控制算法102，该力控制算法102又将期望的离合器施加力Fd变换为压力控制阀106的控制信号P。利用控制信号P，压力控制阀对液压致动器110施加压力，使得液压致动器对应用的支承件115施加期望的力，并且因此，对弹簧杆108的远端施加期望的力。因此，在施加给液压致动器110的压力与施加给离合器板109A、109B和109C的力之间大致一一对应。
现在参考图3，基于内模型的力控制算法102包括内对象模型114和用于内对象模型的前馈/反馈控制112。内对象模型114是存储在微处理器中的实际对象104（压力控制阀106、液压致动器110、弹簧杆108、和离合器板109A、109B和109C）的模型。具体而言，内对象模型114包括压力控制阀106、液压致动器110、弹簧杆108、和离合器板109A、109B和109C的动态特性以及系统100的非线性和滞后。
在双离合器变速器的操作期间，前述微处理器将期望的离合力信号Fd发送给内模型102的前馈/反馈控制，该内模型102又将期望的离合力Fd变换为控制信号P。压力控制信号P被发送给压力控制阀106以及内对象模型114。然后，内对象模型114考虑实际对象动态特性以及压力控制阀信息P，并且传递信号116，该信号116在118处被加到期望的离合力Fd或从期望的离合力Fd减去，以形成闭环控制系统。然后，修正的期望离合力Fd被发送到前馈/反馈控制112，使得压力的直接控制信号P被发送到压力控制阀106。前馈/反馈控制112允许内对象模型114中的离合力以期望的方式跟随来自微处理器的离合力信号Fd。
在图4中示出了内模型102的一种具体实施方式。内模型102包括增益120、积分器126、第一函数122（F1）和第二函数124（F2）。积分器126是典型的数学积分器，增益120产生增益信号k，其决定内模型102的响应速度，第一函数122将稳态实际离合力映射为液压致动器110中的液压压力，并且第二函数124对实际对象104的等效线性阻尼和摩擦特性进行建模。函数122和124的每一个可以是比例增益函数、查询表、或非线性关系。
当内模型102处于操作中时，积分器126对来自增益120的信号进行积分，并且将积分的输出发送给第一函数122，并且作为反馈信号，该反馈信号在118处加到期望的离合力Fd或从期望的离合力Fd减去，以形成闭环控制系统。来自118的信息被馈送进入增益120，该增益120除了将信息馈送给积分器126之外还将信息发送给第二函数124。来自第一函数122的信号和来自第二函数124的信号在128处被加在一起以形成用于实际对象104的压力控制阀106的控制信号P。
本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不背离本发明的精神的变体属于本发明的范围内。这样的变体不应被认为是背离了本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于控制双离合器变速器的离合器的控制系统，包括：
基于内模型的力控制算法，所述力控制算法将期望的离合力变换为压力控制信号，所述基于内模型的力控制算法包括增益、积分器、第一函数和第二函数；
压力控制阀，所述压力控制阀接收所述压力控制信号；
液压致动器，所述压力控制阀对所述液压致动器施加压力，所施加的压力与所述压力控制信号相关；以及
带有刚性的弹簧杆和多个离合器板的离合器组件，其中，所述液压致动器对所述弹簧杆的远端施加对应于所述压力控制信号的力，并且其中，施加到所述弹簧杆的远端的力与施加给所述离合器板的力相对应，
其中第一函数将稳态实际离合力映射为所述液压致动器中的压力，对应于发送给所述压力控制阀的压力控制信号，所述液压致动器施加压力给弹簧杆，该弹簧杆又施加实际离合力给多个离合器板，以及
其中第二函数对所述压力控制阀、所述液压致动器、所述弹簧杆和所述多个离合器板线性阻尼和摩擦特性进行建模。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述液压致动器和所述弹簧杆利用一应用支承件联接在一起。
3.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述增益决定了所述内模型的响应速度。
4.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述第一函数是比例增益函数、查询表、或非线性函数。
5.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述内模型中的所述积分器对来自所述增益的信号进行积分并将积分的输出发送给第一函数，并且作为反馈信号，该反馈信号被加到所述期望的离合力或从所述期望的离合力中减去，所得到的修正的期望离合力信号被馈送给所述增益，所述增益除了将该修正的期望离合力信号馈送给所述积分器之外还将信息发送给第二函数，来自第一函数的信号和来自第二函数的信号被加在一起以形成所述压力控制信号，所述压力控制信号被传递给所述压力控制阀。
6.如权利要求5所述的控制系统，其中，所述第二函数是比例增益函数、查询表、或非线性函数。
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