CN109562762A - 传动装置的扭转速度的振荡的阻尼方法 - Google Patents

Abstract

一种传动装置的扭转速度的振荡的阻尼方法，该阻尼方法实施校正性舒适度功能(F2)，其阻尼传动装置的扭转速度的振荡，该方法测量传动装置的扭转速度，并且根据设定扭转速度及其关于时间的微分且根据测量扭转速度及其关于时间的微分来控制该扭转速度及其关于时间的微分。

Description

传动装置的扭转速度的振荡的阻尼方法

技术领域

本发明涉及一种由数控自动化装置驱动的传动装置的扭转速度的振荡的阻尼方法以及实施该方法的系统和车辆。

背景技术

在自动化装置(motorisation)和负载之间，特别是自动化装置和传动轴之间传递扭矩的传动装置具有一定的灵活性，该灵活性与由发动机、传动装置和负载形成的惯性相关联，该传动装置具有可被激发(exciter)的扭转振动的专有模式。

特别地，机动车辆的热力发动机通过运动链驱动车辆，该运动链包括诸如离合器、变速箱和传动轴的联接系统，每个传动轴连接到车辆的驱动轮。

现今，热力发动机由数字控制器控制，该数字控制器考虑了驾驶员的需求和车辆的各种运行参数，以确定由该发动机传递的设定扭矩。

车辆的具有灵活性和惯性的运动链可以根据专有模式的共振来激发。考虑到车辆的特性，特别是悬架的质量和刚度，可以知晓车辆的可能令人不愉快的纵向振荡。

为了限制车辆的纵向振荡，特别地由文献FR-B1-3003221给出一种用于确定由热力发动机施加的校正扭矩的已知方法，该方法包括以下连续步骤：确定车辆的瞬时纵向速度，确定发动机的瞬时旋转速度，根据这些纵向速度和旋转速度计算纵向速度的振荡部分的值，然后根据该振荡部分的值确定由发动机施加的校正扭矩。

然而，这种类型的方法无法提供高水平的性能，其实施相对复杂，并且标准化的水平较低，同时需要对不同类型的车辆进行重大开发。

一般而言，已知一种由数控自动化装置驱动的扭矩传递的振荡的阻尼方法，其在输入端施加速度和扭矩，称为初始值，该方法包括第一预防性舒适度功能、第二校正性舒适度功能和第三功能，其中第一功能调节对初始值施加的设定扭矩，第二功能阻尼传动装置的扭转速度的振荡，第三功能根据特定的运转情况监督校正性舒适度控制器的施加水平。

对于机动车辆，特定的运转情况尤其可以是车辆的制动系统的调节或发动机的牵引链的分离。

具有这些已知方法中的校正性舒适度功能的控制器的规则通常包括通过测量旋转速度并且通过对传递到该初始值的扭矩的作用来阻尼测量的初始旋转速度的振荡。

为此，使用具有微分作用的校正器，其允许施加与测量的该初始值的旋转速度的振荡相位相反的初始值的扭矩的曲线。然后，通过在以传动装置的共振频率为中心的频率范围内的带通滤波来施加微分作用。

然而，这种类型的方法限于阻尼测量的初始值的速度的振荡。此外，现有的控制系统实施为仅包括具有微分作用的校正器，这对稳定性具有较高约束。

以这种方式获得的校正性舒适度功能的阻尼性能受限。另外，实现这些功能的装置需要初始值的扭矩的较大的控制范围，并且限制传动装置的扭矩传递的函数的总带宽。

发明内容

本发明尤其旨在避免现有技术的这些缺点。

为此，本发明提出了一种传动装置的扭转速度的振荡的阻尼方法，该传动装置包括接收数控自动化装置的第一扭矩作为输入以将其输出到承受外部负载扭矩的负载，自动化装置的控制器实施校正性舒适度功能，其阻尼传动装置的扭转速度的振荡，该方法的特征在于，该方法通过测量的第一速度和负载速度来测量传动装置的扭转速度，并且该方法根据设定扭转速度及其关于时间的微分并且根据测量扭转速度及其关于时间的微分来控制该扭转速度及其关于时间的微分。

该阻尼方法的优点在于，由于传动装置的扭转速度的微分的控制回路代替第一速度的微分的控制并且由于扭转速度的控制回路的建立，因此可以改善性能和鲁棒性的折衷。

本发明还涉及一种实施包括前述特征的阻尼方法的系统，所述系统包括在校正性舒适度功能的带通滤波功能中的协调和滤波控制回路，所述带通滤波以传动装置的共振频率为中心，其特征在于，带通滤波功能可以接口并滤波具有微分作用的第一校正器，所述第一校正器接收设定扭转速度的微分，从设定扭转速度的微分中减去测量扭转速度的微分以给出第二微分扭矩，具有比例作用的第二校正器接收设定扭转速度，从所述设定扭转速度中减去测量扭转速度以给出第二比例扭矩，带通滤波功能接收来自第一校正器和第二校正器的信号，以建立传递到包括增益的第三校正器的第二设定扭矩，所述第三校正器给出第一设定扭矩的第二部分，所述第二部分与由预防性舒适度功能传递的第一设定扭矩的第一部分相加。

有利地，带通滤波功能包括接收第二比例扭矩的第一高通滤波器，其将第一信号传递到低通滤波器，所述低通滤波器传递第二信号，所述带通滤波功能包括接收第二微分扭矩的第二高通滤波器以传递第三信号，所述第三信号加上第一信号以得到第四信号，从第四信号中减去第二信号以获得第五信号，第五信号被传递到第一带通滤波器，所述第一带通滤波器给出第六信号，所述第六信号加上第二信号以获得第七信号，第七信号被施加到第二带通滤波器以获得第八信号，从第七信号中减去第八信号以获得第二设定扭矩。

本发明还涉及一种物理装置，包括将自动化装置连接到负载的传动装置，所述物理装置包括前述系统。

特别地，自动化装置可以包括驱动负载的热力发动机，该负载包括机动车辆的驱动轮。

附图说明

通过阅读下文作为非限制性示例给出的描述并参照附图，将更好地理解本发明且使得其它方面和优点得以更清楚地显现，在附图中：

-图1是示出针对机动车辆的传动装置中产生的振荡的各种阻尼关于时间的函数的示意图；

-图2示出了针对该车辆的振荡的阻尼的控制系统的总体示意图；

-图3示出了实施根据现有技术的方法的控制系统的校正性舒适度功能；

-图4详细地示出了实施根据本发明的方法的控制系统的校正性舒适度功能；

-图5示出了该校正性舒适度功能的带通滤波；以及

-图6示出了用于设计该方法的控制回路的设定值和测量值的建模和估测原理。

具体实施方式

图1示出了输出负载上的扭矩关于以秒为单位的时间的函数，该输出负载由传动装置驱动，该传动装置以来自数控自动化装置的原始输入的扭矩作为输入。

在10秒后突然施加扭矩。这种情况发生在配备有手动变速箱的机动车辆中，特别是当换档后快速闭合变速箱的输入的离合器时。当驾驶员要求快速改变加速踏板的扭矩时，这种情况也发生具有闭合牵引链的机动车辆中。

对于曲线2，其表示不存在阻尼方法的自动化装置的控制，首先是扭矩的强烈振荡，该振荡缓慢地衰减。

通过根据本发明的控制方法来获得由曲线4表示的高阻尼。

图2示出了预防性舒适度功能F1，其接收待施加到传动装置的根据驾驶员的请求建立的请求设定扭矩C TRA CONS，用于计算发送到第一校正器10的第二设定扭矩C SECCONS，该第一校正器包括增益K RED-1，从而给出第一设定扭矩C PRIM CONS的第一部分14。

校正性舒适度功能F2接收由传感器测量的第一测量速度PR PRIM和负载速度NCHARGE，以建立发送到第二校正器12的信号，该第二校正器包括抗振荡系统的增益K AOS。

监督功能F3根据特定的产生扭转速度的振荡风险的运转情况来监督校正性舒适度控制器的应用水平，并且向第二校正器12传递信号以使该第二校正器调节其增益。

图3示出了校正性舒适度功能，其包括拉普拉斯域中的微分运算符20，其接收由传感器测量的第一速度N PRIM作为输入，以将信号传递到包括增益-K D的校正器22，该校正器施加与测量的该第一旋转速度的振荡相位相反的第一扭矩的曲线。

然后，将该信号发送到带通滤波功能F4，该滤波器在以传动装置的共振频率为中心的频率范围内进行滤波。通过带通滤波功能F4将其结果应用于校正器24，校正器给出第一设定扭矩C PRIM CONS的第二部分26。

回到图2，第一设定扭矩的第二部分26加上第一设定扭矩的第一部分14，以给出第一设定扭矩C PRIM CONS。结果应用于物理系统∑，从而在机动车辆的情况下形成牵引链，其在物理上承受外部负载扭矩C CHARGE。最终扭矩C TRA对应于牵引链产生的物理扭矩。

图4示出了根据本发明的控制方法的校正性舒适度功能，其使用通过比较第一速度N PRIM的和负载速度N CHARGE来建立传动装置的测量扭转速度N TRA，以对第一扭矩起作用。

具有微分作用的第一校正器30具有增益KD，其接收设定扭转速度关于时间的微分dN TRA CONS/dt，从该微分中减去测量扭转速度关于时间的微分dN TRA /dt。

带通滤波功能F4从具有微分作用的第一校正器30接收扭转速度的微分的控制回路的信号，从而给出第二微分扭矩C SEC D。

具有比例作用的第二校正器32包括增益KP，其接收设定扭转速度N TRA CONS，从该设定扭转速度中减去测量扭转速度N TRA。

带通滤波功能F4从具有比例作用的第二校正器32接收扭转速度的控制回路的信号，从而给出原始第二扭矩C SEC P的值。

带通滤波功能F4建立第二设定扭矩C SEC CONS，其被发送到具有增益KG的第三校正器34，以给出第一设定扭矩C PRIM CONS的第二部分26。

如图2所示，由校正性舒适度功能F2建立的第一设定扭矩C PRIM CONS的第二部分26加上由预防性舒适度的第一功能F1建立的第一部分14，以获得待应用的最终扭矩C PRIMCONS。

图5示出了以传动装置的共振频率为中心的带通滤波功能F4中的协调和滤波控制回路。

第一高通滤波器F6HP接收第二比例扭矩C SEC P，以将第一信号40传递到低通滤波器F7LP，其传递第二信号42。

第二高通滤波器F5HP接收第二微分扭矩C SEC D，以传递第三信号44，该第三信号加上第一信号40以给出第四信号46。

从第四信号46中减去第二信号42以获得第五信号48，该第五信号被传递到第一带通滤波器F8BP，从而给出第六信号50，该第六信号加上第二信号42以得到第七信号52。

第七信号52被施加到第二带通滤波器F9BP以获得第八信号54，其从第七信号52中减去以获得第二设定扭矩C SEC CONS。

高通滤波器F5HP，F6HP的目的是去除低频的校正性舒适度作用，以对于稳定运行而言趋于零作用。低通滤波器F7LP的目的是将比例作用限制在小于传动装置的共振频率的频率内。

第一带通滤波器F8BP的目的是限制以传动装置的共振频率为中心的频率范围中的微分作用。第二带通滤波器F9BP的目的是在最终控制中去掉与非周期性和数字噪声现象相关的频率。

图6示出了用于设计控制回路的设定值和测量值的建模和估测原理。

内部模型60接收第二扭矩C SEC，建立设定扭转速度N TRA CONS和该设定扭转速度的微分dN TRA CONS/dt。

估测器62接收第一速度N PRIM、负载速度N CHARGE和外部负载的扭矩C CHARGE，从内部模型60接收模型化的扭转扭矩C TORSION，并将估测的外部负载的扭矩C CHARGE传递给这些内部模型，建立测量扭转速度N TRA以及该测量扭转速度的微分dN TRA/dt。

通常，对于第一或第二速度传感器和负载传感器，可以使用任何类型的技术。

根据本发明的阻尼方法通过限制开发时间使得可以简化对车辆的开发。该方法还提供优异且鲁棒的解决方案，该解决方案针对车辆的大量变型都是标准化的。

该方法可以应用于除了机动车辆的牵引之外的各种领域。该方法可以应用于任何类型的液压或电动自动化装置技术。

Claims (5)

1.一种传动装置的扭转速度(N TRA)的振荡的阻尼方法，该传动装置包括接收数控自动化装置的第一扭矩(C PRIM)作为输入以将其输出到承受外部负载扭矩(C CHARGE)的负载(C TRA)，自动化装置的控制器实施校正性舒适度功能(F2)，其阻尼传动装置的扭转速度(N TRA)的振荡，其特征在于，该方法通过测量的第一速度(N PRIM)和负载速度(N CHARGE)来测量传动装置的扭转速度(N TRA)，并且该方法根据设定扭转速度(N TRA CONS)及其关于时间的微分(dN TRA CONS/dt)并且根据测量扭转速度(N TRA)及其关于时间的微分(dNTRA/dt)来控制该扭转速度(N TRA)及其关于时间的微分(dN TRA/dt)。

2.一种实施根据权利要求1所述的阻尼方法的系统，所述系统包括在校正性舒适度功能的带通滤波功能(F4)中的协调和滤波控制回路，所述带通滤波以传动装置的共振频率为中心，其特征在于，带通滤波功能(F4)接口并滤波具有微分作用的第一校正器(30)，所述第一校正器接收设定扭转速度的微分(dN TRA CONS/dt)，从设定扭转速度的微分中减去测量扭转速度的微分(dN TRA/dt)以给出第二微分扭矩(C SEC D)，具有比例作用的第二校正器(32)接收设定扭转速度(N TRA CONS)，从所述设定扭转速度中减去测量扭转速度(N TRA)以给出第二比例扭矩(C SEC P)，带通滤波功能(F4)接收来自第一校正器(30)和第二校正器(32)的信号，以建立传递到包括增益(34)的第三校正器的第二设定扭矩(C SEC CONS)，所述第三校正器给出第一设定扭矩(C PRIM CONS)的第二部分(26)，所述第二部分与由预防性舒适度功能(F1)传递的第一设定扭矩的第一部分(14)相加。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，带通滤波功能(F4)包括接收第二比例扭矩(C SEC P)的第一高通滤波器(F6 HP)，其将第一信号(40)传递到低通滤波器(F7 LP)，所述低通滤波器传递第二信号(42)，所述带通滤波功能包括接收第二微分扭矩(C SEC D)的第二高通滤波器(F5 HP)以传递第三信号(44)，所述第三信号加上第一信号(40)以得到第四信号(46)，从第四信号(46)中减去第二信号(42)以获得第五信号(48)，第五信号被传递到第一带通滤波器(F8BP)，所述第一带通滤波器给出第六信号(50)，所述第六信号加上第二信号(42)以获得第七信号(52)，第七信号(52)被施加到第二带通滤波器(F9 BP)以获得第八信号(54)，从第七信号(52)中减去第八信号以获得第二设定扭矩(C SEC CONS)。

4.一种物理装置，包括将自动化装置连接到负载的传动装置，其特征在于，所述物理装置包括根据权利要求2或3之一的系统。

5.根据权利要求4所述的物理装置，其特征在于，所述自动化装置包括驱动所述负载的热力发动机，所述负载包括机动车辆的驱动轮。