CN104632936B - 一种自动机械式变速箱的离合器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，采集车载参数通过应用场景解析器和控制参数分析器生成位置索引与速度索引，位置索引通过位置索引解析器、双边非对称控制参数解析器和双边非对称控制器将控制数据发送到模糊PID参数解析器中；速度索引通过速度索引解析器、非线性速度控制参数解析器和非线性速度控制器将控制数据发送到模糊PID参数解析器中，模糊PID参数解析器通过模糊PID控制器输出控制量u，控制量u通过执行机构特征控制器和驱动参数解析器控制对应控制器，通过双边非对称控制器和非线性速度控制器分别控制离合器目标位置和离合器的目标速度，具有更强的应用环境匹配能力，更精细的全行程变速控制能力，更好的自适应控制特性。

Description

一种自动机械式变速箱的离合器控制方法

技术领域

本发明属于变速器领域，具体涉及一种自动机械式变速箱的离合器控制方法。

背景技术

随着我国经济与变速器技术的飞速发展，自动机械式变速器(AMT)市场份额快速增长，越来越占据重要的位置。而目前AMT的离合器执行机构有气动、电动等多种方案；离合器本身存在推式、拉式以及干式、湿式等多种不同种类，同时匹配环境与应用工况差异也较大。

离合器的分离与接合过程具有较强的非线性，对于不同的车型、使用工况、离合器执行机构以及发动机匹配情况，离合器的分离、接合控制要求也不同，在全行程不同行程段的控制要求也有区别，此外还要适应实时的车辆状况，包括发动机转速、变速箱档位、车速等，同时还需考虑驾驶员驾驶意图，如油门和刹车信号等。总之，总体控制难度较大，因此需要一种鲁棒性强、适应性广、易于标定的离合器控制方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，自适应性强，能够适应不同的应用场景。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一：将若干车载参数采集到应用场景解析器中，得到应用场景，控制参数分析器根据应用场景分析得到离合器相应的位置索引与速度索引；

步骤二：位置索引和速度索引分别输入给位置索引解析器和速度索引解析器中进行解析，分别得到位置预处理参数和速度预处理参数；

步骤三：位置预处理参数通过双边非对称控制参数解析器解析成双边非对称参数，并将双边非对称参数发送给双边非对称控制器，双边非对称控制器将双边非对称参数解析成双边非对称控制数据，最后将双边非对称控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

速度预处理参数通过非线性速度控制参数解析器解析成非线性速度控制参数，并将非线性速度控制参数发送给非线性速度控制器，非线性速度控制器将非线性速度参数解析成非线性速度控制数据，最后将非线性速度控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

步骤四：模糊PID参数解析器接收双边非对称控制数据和非线性速度控制数据后，输出P参数、I参数、D参数、分离边变速积分参数A、分离边变速积分B参数、接合边变速积分A参数、接合边变速积分B参数、分离边抗饱和积分参数Umax、接合边抗饱和积分参数Umax，以及若干个预置参数模糊解析器的数据；

步骤五：将上述模糊PID参数解析器得出的参数输入模糊PID控制器，同时输入负反馈位置偏差e，通过在模糊PID控制器中进行带变速积分和抗积分饱和后输出控制量u；

步骤六：执行机构特征控制器接收到控制量u进行修正补偿后输出到驱动参数解析器；

步骤七：驱动参数解析器将修正补偿后的控制量u转换为驱动信号发送给对应控制器。

所述步骤一中，若干车载参数包括环境参数、车辆参数、发动机参数、离合器参数、变速器参数和ABS参数。

所述步骤一中，位置索引包括当前离合器位置与目标离合器位置，速度索引包括目标离合器分离或接合速度完成速度。

所述步骤二中，位置索引解析器是通过当前离合器位置与目标离合器位置完成行程定位索引分析，并输出位置预处理参数，位置预处理参数能够控制离合器达到目标位置；速度索引解析器是通过目标离合器分离或接合速度完成速度索引分析，并输出能使控制离合器结合速度的速度预处理参数。

所述步骤三中，双边非对称控制参数解析器是根据离合器分离边的时间和位置将分离边的控制行程分为深结合段、浅结合段、半结合段、浅分离段、深分离段直到空行程段；根据离合器结合边的时间和位置将结合边的控制行程从空行程段开始分为深分离段、浅分离段、半结合段、浅结合段、深结合段；

所述位置预处理参数进入非对称控制参数解析器后根据位置索引进行时间和位置的解析，得到分离边或结合边控制行程中的一个双边非对称参数，并将此双边非对称参数输出给双边非对称控制器。

所述步骤三中，非线性速度控制参数解析器是通过离合器的结合速度和速度索引将离合器的结合速度分为非线性的极慢速区、慢速区、中速区、快速区和极快速区；

所述速度预处理参数进入非线性速度控制参数解析器后对离合器的结合速度和速度索引进行解析，得到速度索引在非线性速度控制参数解析器中对应的非线性速度控制参数，并将此非线性速度控制参数输出给非线性速度控制器。

所述步骤四中，模糊PID参数解析器包括P参数模糊解析器、I参数模糊解析器、D参数模糊解析器、分离边变速积分A参数模糊解析器、分离边变速积分B参数模糊解析器、结合边变速积分A参数模糊解析器、结合边变速积分B参数模糊解析器、分离边抗饱和积分参数Umax模糊解析器、结合边抗饱和积分参数Umax模糊解析器，以及若干预置参数模糊解析器。

所述步骤五中，模糊PID参数解析器得出的参数进入模糊PID控制器后为了提高积分项运算精度，采用梯形积分规则：

为了根据负反馈位置偏差e大小自动调节积分强度，采用变速积分算法：

此外为阻止过度深入积分饱和区，应采用抗积分饱和算法，即在计算u(k)时，首先判断上一时期的控制量u(k-1)是否已超出限制范围，若u(k-1)>Umax，则只累加负偏差，若u(k-1)＜Umax，则只累加正偏差。

与现有技术相比，本发明通过双边非对称控制器和非线性速度控制器分别控制离合器目标位置和离合器的目标速度，具有更强的应用环境匹配能力，更精细的全行程变速控制能力，更好的自适应控制特性；通过模糊PID参数解析器和模糊PID控制器能够使本发明具有更低的系统耦合性和更容易的系统标定能力。

进一步的，本发明的模糊PID参数解析器能够解析常规PID参数外，还能够通过内置的若干其他参数解析器解析出所需参数。

进一步的，本发明的模糊PID参数解析器得出的参数进入模糊PID控制器，能够通过梯形积分提高积分项运算精度，根据偏差e大小自动调节积分强度，采用抗积分饱和算法，阻止过度深入积分饱和区。

附图说明

图1为本发明的控制流程图；

图2为本发明模糊PID参数解析器的结构图；

图3为本发明双边非对称控制的示意图；

图4为本发明非线性速度控制的示意图。

具体实施方式

下面参见附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括以下步骤：

步骤一：将环境参数、车辆参数、发动机参数、离合器参数、变速器参数和ABS参数采集到应用场景解析器中，得到应用场景，控制参数分析器根据应用场景分析得到离合器相应的位置索引与速度索引，位置索引包括当前离合器位置与目标离合器位置，速度索引包括目标离合器分离或接合速度完成速度；

步骤二：位置索引和速度索引分别输入给位置索引解析器和速度索引解析器中进行解析，位置索引解析器是通过当前离合器位置与目标离合器位置完成行程定位索引分析，并输出位置预处理参数，位置预处理参数能够控制离合器达到目标位置；速度索引解析器是通过目标离合器分离或接合速度完成速度索引分析，并输出能使控制离合器结合速度的速度预处理参数；

步骤三：位置预处理参数通过双边非对称控制参数解析器解析成双边非对称参数，并将双边非对称参数发送给双边非对称控制器，双边非对称控制器将双边非对称参数解析成双边非对称控制数据，最后将双边非对称控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

速度预处理参数通过非线性速度控制参数解析器解析成非线性速度控制参数，并将非线性速度控制参数发送给非线性速度控制器，非线性速度控制器将非线性速度参数解析成非线性速度控制数据，最后将非线性速度控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

步骤四：模糊PID参数解析器接收双边非对称控制数据和非线性速度控制数据后，输出P参数、I参数、D参数、分离边变速积分参数A、分离边变速积分B参数、接合边变速积分A参数、接合边变速积分B参数、分离边抗饱和积分参数Umax、接合边抗饱和积分参数Umax，以及若干个预置参数模糊解析器的数据；

步骤五：模糊PID参数解析器得出的参数进入模糊PID控制器后为了提高积分项运算精度，采用梯形积分规则：

为了根据负反馈位置偏差e大小自动调节积分强度，采用变速积分算法：

此外为阻止过度深入积分饱和区，应采用抗积分饱和算法，即在计算u(k)时，首先判断上一时期的控制量u(k-1)是否已超出限制范围，若u(k-1)>Umax，则只累加负偏差，若u(k-1)＜Umax，则只累加正偏差，最后输出控制量u；

步骤六：执行机构特征控制器接收到控制量u进行修正补偿后输出到驱动参数解析器；

步骤七：驱动参数解析器将修正补偿后的控制量u转换为驱动信号发送给对应控制器。

参见图2，模糊PID参数解析器包括P参数模糊解析器、I参数模糊解析器、D参数模糊解析器、分离边变速积分A参数模糊解析器、分离边变速积分B参数模糊解析器、结合边变速积分A参数模糊解析器、结合边变速积分B参数模糊解析器、分离边抗饱和积分参数Umax模糊解析器、结合边抗饱和积分参数Umax模糊解析器，以及若干预置参数模糊解析器。

参见图3，由于离合器对分离与结合过程的控制要求与执行机构特性不同，此外在整个闭环控制过程中会出现超调，需要对分离过程与接合过程独立进行非对称控制，根据位置索引解析相关控制参数输入给非对称控制器，从而将控制量输出给模糊PID参数解析器用于PID参数解析，双边非对称控制参数解析器是根据离合器分离边的时间和位置将分离边的控制行程分为深结合段、浅结合段、半结合段、浅分离段、深分离段直到空行程段；根据离合器结合边的时间和位置将结合边的控制行程从空行程段开始分为深分离段、浅分离段、半结合段、浅结合段、深结合段；位置预处理参数进入非对称控制参数解析器后根据位置索引进行时间和位置的解析，得到分离边或结合边控制行程中的一个双边非对称参数，并将此双边非对称参数输出给双边非对称控制器。

参见图4，非线性速度控制参数解析器是通过离合器的结合速度和速度索引将离合器的结合速度分为非线性的极慢速区、慢速区、中速区、快速区和极快速区；速度预处理参数进入非线性速度控制参数解析器后对离合器的结合速度和速度索引进行解析，得到速度索引在非线性速度控制参数解析器中对应的非线性速度控制参数，并将此非线性速度控制参数输出给非线性速度控制器。

Claims (8)

1.一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将若干车载参数采集到应用场景解析器中，得到应用场景，控制参数分析器根据应用场景分析得到离合器相应的位置索引与速度索引；

步骤二：位置索引和速度索引分别输入给位置索引解析器和速度索引解析器中进行解析，分别得到位置预处理参数和速度预处理参数；

步骤三：位置预处理参数通过双边非对称控制参数解析器解析成双边非对称参数，并将双边非对称参数发送给双边非对称控制器，双边非对称控制器将双边非对称参数解析成双边非对称控制数据，最后将双边非对称控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

速度预处理参数通过非线性速度控制参数解析器解析成非线性速度控制参数，并将非线性速度控制参数发送给非线性速度控制器，非线性速度控制器将非线性速度参数解析成非线性速度控制数据，最后将非线性速度控制数据输入给模糊PID参数解析器中；

步骤四：模糊PID参数解析器接收双边非对称控制数据和非线性速度控制数据后，输出P参数、I参数、D参数、分离边变速积分参数A、分离边变速积分B参数、接合边变速积分A参数、接合边变速积分B参数、分离边抗饱和积分参数Umax、接合边抗饱和积分参数Umax，以及若干个预置参数模糊解析器的数据；

步骤五：将上述模糊PID参数解析器得出的参数输入模糊PID控制器，同时输入负反馈位置偏差e，通过在模糊PID控制器中进行带变速积分和抗积分饱和后输出控制量u；

步骤六：执行机构特征控制器接收到控制量u进行修正补偿后输出到驱动参数解析器；

步骤七：驱动参数解析器将修正补偿后的控制量u转换为驱动信号发送给对应控制器。

2.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤一中，若干车载参数包括环境参数、车辆参数、发动机参数、离合器参数、变速器参数和ABS参数。

3.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤一中，位置索引包括当前离合器位置与目标离合器位置，速度索引包括目标离合器分离或接合速度完成速度。

4.根据权利要求3所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤二中，位置索引解析器是通过当前离合器位置与目标离合器位置完成行程定位索引分析，并输出位置预处理参数，位置预处理参数能够控制离合器达到目标位置；速度索引解析器是通过目标离合器分离或接合速度完成速度索引分析，并输出能使控制离合器结合速度的速度预处理参数。

5.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤三中，双边非对称控制参数解析器是根据离合器分离边的时间和位置将分离边的控制行程分为深结合段、浅结合段、半结合段、浅分离段、深分离段直到空行程段；根据离合器结合边的时间和位置将结合边的控制行程从空行程段开始分为深分离段、浅分离段、半结合段、浅结合段、深结合段；

所述位置预处理参数进入非对称控制参数解析器后根据位置索引进行时间和位置的解析，得到分离边或结合边控制行程中的一个双边非对称参数，并将此双边非对称参数输出给双边非对称控制器。

6.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤三中，非线性速度控制参数解析器是通过离合器的结合速度和速度索引将离合器的结合速度分为非线性的极慢速区、慢速区、中速区、快速区和极快速区；

所述速度预处理参数进入非线性速度控制参数解析器后对离合器的结合速度和速度索引进行解析，得到速度索引在非线性速度控制参数解析器中对应的非线性速度控制参数，并将此非线性速度控制参数输出给非线性速度控制器。

7.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤四中，模糊PID参数解析器包括P参数模糊解析器、I参数模糊解析器、D参数模糊解析器、分离边变速积分A参数模糊解析器、分离边变速积分B参数模糊解析器、结合边变速积分A参数模糊解析器、结合边变速积分B参数模糊解析器、分离边抗饱和积分参数Umax模糊解析器、结合边抗饱和积分参数Umax模糊解析器，以及若干预置参数模糊解析器。

8.根据权利要求1所述的一种自动机械式变速箱的离合器控制方法，其特征在于：所述步骤五中，模糊PID参数解析器得出的参数进入模糊PID控制器后为了提高积分项运算精度，采用梯形积分规则：

${\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^k\frac{e\left(i\right)+e(i-1)}{2}T$

为了根据负反馈位置偏差e大小自动调节积分强度，采用变速积分算法：

$u_i\left(k\right)=k_i\{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{k-1}e\left(i\right)+f\[e\left(k\right)\]e\left(k\right)\}T$

$f\&lsqb;e\left(k\right)\&rsqb;=\left\{\begin{array}{cc}1& \left|e\left(k\right)\right|\&le;B\\ \frac{A-\left|e\left(k\right)\right|+B}{A}& B<\left|e\left(k\right)\right|\&le;A+B\\ 0& \left|e\left(k\right)\right|>A+B\end{array}\right.$

此外为阻止过度深入积分饱和区，应采用抗积分饱和算法，即在计算u(k)时，首先判断上一时期的控制量u(k-1)是否已超出限制范围，若u(k-1)>Umax，则只累加负偏差，若u(k-1)＜Umax，则只累加正偏差。