CN108953587A - 用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级变速器控制领域的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，包括以下步骤：获取无级变速器的从动阀的初始压力值，以理论压力值以及初始压力值作为输入信号建立激励发生器；获取激励发生器的输出信号，分别建立压力带通滤波器和速比带通滤波器；以压力带通滤波器的输出交流分量以及速比带通滤波器的输出交流分量作为输入信号建立低通滤波器并以低通滤波器的输出信号作为输入信号建立积分器；获取积分器的输出信号值以及从动阀的即时压力值，若即时压力值收敛，则构建激励自调整极值搜索控制器，否则根据输出信号对即时压力值进行修正，将修正后的压力值作为从动阀初始压力值，重复上述步骤直至收敛。

Description

用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器及构建方法

技术领域

本发明涉及无级变速器控制领域，具体公开了一种用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器及构建方法。

背景技术

无级变速器效率偏低是因为金属带夹紧力过大,避免遇到道路阻力时不打滑，但是夹紧力过大不仅会使无级变速器传动效率降低,而且增大了液压系统的损耗。目前，国外已提出一种极值搜索算法，可以在无额外位移传感器的情况下，使其夹紧力逼近最佳夹紧力，以提高传动效率。

极值搜索算法的稳态振荡对汽车传动系统造成的影响，降低控制器的稳定性，从而导致驾驶的舒适性和稳定性下降。

发明内容

本发明目的在提供一种用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器及构建方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，包括以下步骤：

S1：获取无级变速器的从动阀的初始压力值，以理论压力值以及从动阀的初始压力值作为输入信号建立激励发生器，激励发生器的激励函数为：

式中，A₀为激励初始幅值，A为可变激励，ω激励频率，P_s为初始从动阀压力；

S2：获取激励发生器的输出信号，输出信号包括从动阀的过程压力值以及无级变速器的速比；

S3：以过程压力值为输入信号建立压力带通滤波器；以速比为输入信号建立速比带通滤波器；

S4：以压力带通滤波器的输出交流分量以及速比带通滤波器的输出交流分量作为输入信号建立低通滤波器；

S5：以低通滤波器的输出信号作为输入信号建立积分器；

S6：获取积分器的输出信号值以及从动阀的即时压力值，若即时压力值收敛，则构建包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器的激励自调整极值搜索控制器，否则根据输出信号对即时压力值进行修正，将修正后的压力值作为从动阀初始压力值，重复S1-S6。

优选地，S1中的理论压力的计算公式为：

式中，T_p为无级变速器输入转矩，λ为带轮半锥角，R_P为主动带轮半径，μ为摩擦因素，A_s为从动缸面积。

优选地，S4中的压力带通滤波器的交流分量为:

ψ₁＝P_sobjG₁(S)

式中，P_sobj为从动阀的过程压力值，G₁(S)为压力带通滤波器。

优选地，S4中的速比带通滤波器的交流分量为：

ψ₂＝iG₁(S)

式中，i为速比，G₂(S)为速比带通滤波器。

优选地，S5中的低通滤波器的输出信号为：

ψ₃＝ψ₁ψ₂G₃(S)

式中，G₃(S)为低通滤波器。

优选地，S6中的积分器的输出信号为：

ψ₄＝B∫ψ₃dt

式中，B为积分增益系数。

优选地，S6中根据输出信号对即时压力值进行修正的方法为：

P_obj(t+1)＝P_obj(t)-ψ₄

式中，P_obj(t)为从动阀的即时压力值，P_obj(t+1)为下一循环的从动阀的初始压力值。

依托于上述构建方法，本发明还提供了一种如上述任一用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法构建的控制器，包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器，压力带通滤波器以从动阀压力为输入信号，速比带通滤波器以无级变速器的速比为输入信号，压力带通滤波器以及速比带通滤波器的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端连接积分器的输入端，积分器的输出端连接激励发生器的输入端，激励发生器的输出信号作为闭环控制的从动阀初始压力值。

本发明具有以下有益效果：

本发明构建的激励自调整极值搜索控制器对从动阀压力进行闭环控制，利用激励自调整极值搜索控制器的激励自调整特性，随着当前夹紧力向理论夹紧力逼近，其夹紧力的激励越来越小，当达到稳态时，其激励基本消失，提升了系统的稳定性，解决了激励对汽车传动系统的影响，并提高了无级变速器效率。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法流程图；

图2是本发明优选实施例的激励自调整极值搜索控制器的原理图；

图3是本发明优选实施例的激励自调整极值搜索控制器的无级变速器控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提出的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，首先需要保持主动阀的压力为固定值，按一定步长调整初始从动阀压力，记录每一次调整时从动阀的控制电流，建立从动阀的控制电流与初始从动阀压力之间的关系。具体操作为：令液压泵的压力保持为3MPa，此数值可以根据实际需求进行调整。令从动阀压力以0.1MPa的调整步长从0.1MPa至3MPa变化，记录压力变化时控制电流的对应变化情况，得到控制电流与从动阀压力的对应关系。以对应关系为提前条件，后续的任何自调整的过程都是基于该条件下进行的。

本发明提出的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，参见图1，包括以下步骤：

S1：获取无级变速器的从动阀的初始压力值，以理论压力值以及从动阀的初始压力值作为输入信号建立激励发生器。

理论压力值的计算公式为：

式中，T_p为无级变速器输入转矩，λ为带轮半锥角，R_P为主动带轮半径，μ为摩擦因素，A_s为从动缸面积。本实施例中μ＝0.09。

从动阀的初始压力值可以通过无级变速器的内部传感器直接获取。

以理论压力值以及从动阀的初始压力值作为输入信号设计一个激励发生器，其激励函数a为：

式中，A₀为激励初始幅值，A为可变激励，ω激励频率，P_s为初始从动阀压力。本实施例中A₀＝0.05MPa，ω＝5Hz。激励频率和幅值应该根据实际情况选取，幅值越大，控制器收敛速度越快。但过大则会造成速比波动大，并可能造成传动系统不稳定。另外，频率需要根据液压电磁阀的最大响应时间选取。

S2：获取激励发生器的输出信号，输出信号包括从动阀的过程压力值以及无级变速器的速比。

S3：以过程压力值为输入信号建立压力带通滤波器；以速比为输入信号建立速比带通滤波器。

S4：以压力带通滤波器的输出交流分量以及速比带通滤波器的输出交流分量作为输入信号建立低通滤波器。

建立过滤压力的直流分量以及外部干扰信号的从动阀建立压力带通滤波器G₁(S)以及过滤速比的直流分量以及外部干扰信号的速比带通滤波器G₂(S)，频率运行通过范围为3Hz-8Hz。压力带通滤波器的交流分量为:

ψ₁＝P_sobjG₁(S)

式中，P_sobj为过程从动阀压力，G₁(S)为动阀压力带通滤波器。

速比带通滤波器的交流分量为：

ψ₂＝iG₂(S)

式中，i为速比，G₂(S)为速比带通滤波器。

以从动阀压力带通滤波器的交流分量和速比带通滤波器的交流分量为输出建立低通滤波器。首先将ψ₁与ψ₂通过相乘后再对其滤波。ψ₁与ψ₂的相位相同，那么滤波得到的信号为正，若相位相反，滤波得到的信号为负。滤波得到的输出信号ψ₃＝ψ₁ψ₂G₃(S)。

S5：以低通滤波器的输出信号作为输入信号建立积分器。

S6：获取积分器的输出信号值以及从动阀的即时压力值，若即时压力值收敛，则构建包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器的激励自调整极值搜索控制器，否则根据输出信号对即时压力值进行修正，将修正后的压力值作为从动阀初始压力值，重复S1-S6。

以低通滤波器的输出信号为输入建立积分器，对低通滤波器的输出信号进行积分得到ψ₄＝B∫ψ₃dt，式中，B为积分增益系数。本实施例中B＝200，积分增益越大，其收敛速度越快。收敛速度过大可能会产生超调，导致金属带发生大滑移率，严重者可能会损坏金属带。将积分器的输出作为差异调整参数，对从动阀压力进行修正：P_obj(t+1)＝P_obj(t)-ψ₄，式中，P_obj(t)为从动阀的即时压力值，P_obj(t+1)为下一循环的从动阀的初始压力值。

参见图3，图3为无级变速器的控制流程图。通过判断激励自调整极值搜索控制器进行控制的从动阀压力值是否收敛，从而判断无级变速器的夹紧力是否趋于理论夹紧力。用激励自调整极值搜索控制器的激励自调整特性，随着当前夹紧力向理论夹紧力逼近，其夹紧力的激励越来越小，收敛的速度也会减小，当控制器收敛时，其激励基本消失，提升了系统的稳定性，解决了激励对汽车传动系统的影响，并提高了无级变速器效率。

本发明构建的激励自调整极值搜索控制器对从动阀压力进行闭环控制，利用激励自调整极值搜索控制器的激励自调整特性，随着当前夹紧力向理论夹紧力逼近，其夹紧力的激励越来越小，当达到稳态时，其激励基本消失，提升了系统的稳定性，解决了激励对汽车传动系统的影响，并提高了无级变速器效率。

参见图2，图2为激励自调整极值搜索控制器的控制原理图。通过激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器组合构建激励自调整极值搜索控制器。图中乘法器的作用为将ψ₁与ψ₂相乘，反馈器的作用为对即时压力值进行修正并将修正后的压力值作为从动阀的初始压力值输出至激励发生器。

依托于上述构建方法，本发明还提供了一种如上述任一用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法构建的控制器，包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器，压力带通滤波器以从动阀压力为输入信号，速比带通滤波器以无级变速器的速比为输入信号，压力带通滤波器以及速比带通滤波器的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端连接积分器的输入端，积分器的输出端连接激励发生器的输入端，激励发生器的输出信号作为闭环控制的从动阀初始压力值。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取无级变速器的从动阀的初始压力值，以理论压力值以及所述从动阀的初始压力值作为输入信号构建激励发生器，所述激励发生器的激励函数为：

式中，A₀为激励初始幅值，A为可变激励，ω激励频率，P_s为从动阀的初始压力值；

S2：获取所述激励发生器的输出信号，所述输出信号包括所述从动阀的过程压力值以及所述无级变速器的速比；

S3：以过程压力值为输入信号构建压力带通滤波器；以速比为输入信号构建速比带通滤波器；

S4：以所述压力带通滤波器的输出交流分量以及所述速比带通滤波器的输出交流分量作为输入信号构建低通滤波器；

S5：以所述低通滤波器的输出信号作为输入信号构建积分器；

S6：获取所述积分器的输出信号值以及从动阀的即时压力值，若即时压力值收敛，则构建包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器的激励自调整极值搜索控制器并输出闭环控制压力值，否则根据输出信号对即时压力值进行修正，将修正后的压力值作为所述从动阀初始压力值，重复S1-S6。

2.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S1中的所述理论压力的计算公式为：

式中，T_p为无级变速器输入转矩，λ为带轮半锥角，R_P为主动带轮半径，μ为摩擦因素，A_s为从动缸面积。

3.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S4中的所述压力带通滤波器的交流分量为:

ψ₁＝P_sobjG₁(S)

式中，P_sobj为从动阀的过程压力值，G₁(S)为压力带通滤波器。

4.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S4中的所述速比带通滤波器的交流分量为：

ψ₂＝iG₂(S)

式中，i为速比，G₂(S)为速比带通滤波器。

5.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S5中的所述低通滤波器的输出信号为：

ψ₃＝ψ₁ψ₂G₃(S)

式中，G₃(S)为低通滤波器。

6.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S6中的所述积分器的输出信号为：

ψ₄＝B∫ψ₃dt

式中，B为积分增益系数。

7.根据权利要求1所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法，其特征在于，所述S6中根据输出信号对即时压力值进行修正的方法为：

P_obj(t+1)＝P_obj(t)-ψ₄

式中，P_obj(t)为从动阀的即时压力值，P_obj(t+1)为下一循环的从动阀的初始压力值。

8.一种如权利要求1-7任一所述的用于无级变速器的激励自调整极值搜索控制器的构建方法构建的控制器，其特征在于，包括激励发生器、压力带通滤波器、速比带通滤波器、低通滤波器以及积分器，所述压力带通滤波器以从动阀压力为输入信号，所述速比带通滤波器以无级变速器的速比为输入信号，所述压力带通滤波器以及所述速比带通滤波器的输出端连接所述乘法器的输入端，所述乘法器的输出端连接所述低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接积分器的输入端，所述积分器的输出端连接所述激励发生器的输入端，所述激励发生器的输出信号作为闭环控制的从动阀初始压力值。