CN109630287B - 一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，属于汽车起步的动力传送控制技术领域。本发明提出汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法采用强串级控制方法，外环对发动机转速做小范围定值控制，中环对中间变量传扭率做随动控制，传扭率是避免发动机转速的滞后性而确立的，且与发动机转速存在一定的对应关系，内环对变量传扭速度做随动控制，从而实现汽车怠速起步的平滑控制。

Description

一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法
技术领域
本发明涉及一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，属于汽车起步的动力传送控制技术领域。
背景技术
近年来德国博世、舍弗勒等世界汽车电子巨头开始研制电子离合器系统并与我国一些汽车企业合作生产带有电子离合器的汽车，然而现有的电子离合器与自动变速箱一样在系统过热膨胀后会出现如下情况，在以发动机怠速起步时，汽车会出现抖动感或冲击感。为了解决该问题，现有的方法是1)使用热膨胀系数小的材料，成本会增加，能缓解但不能根除该问题；2)使用特性硬的发动机，成本会增加，能缓解但不能根除该问题；3)不允许驾驶员利用怠速起步，能解决该问题但需要改变驾驶员习惯，且坡起时没及时给油门也可能出现该现象；总的来说这几种方法并不能从根本上解决问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中在以发动机怠速起步时，汽车会出现抖动感或冲击感的问题，提出了一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，所采取的技术方案如下：
一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，所述方法将发动机转速、传扭率、传扭速度作为关键参量，并按照发动机转速、传扭率、传扭速度的参量计算顺序进行三闭环强串级控制，所述三闭环强串级控制的过程包括：
步骤一、对发动机实际转速进行采集计算，将发动机实际转速的计算结果与目标发动机转速进行比较，获得目标传扭率；
步骤二、对发动机实际扭转率进行采样计算，将所述发动机实际扭转率的计算结果与所述目标传扭率进行比较，获得传扭速度目标值；
步骤三、对传扭速度实际值进行采集计算，将所述传扭速度实际值的计算结果与所述传扭速度目标值进行比较，并获得比较结果；
步骤四、将步骤三所述比较结果送入所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法进行计算，并获得计算结果；
步骤五、利用步骤四所述计算结果控制发动机实际转速、发动机实际扭转率和传扭速度实际值。
进一步地，步骤一所述发动机实际转速的采集计算过程包括：
第一步、将汽车按照是否具有CAN总线划分为，划分后的汽车形式包括非CAN总线车和CAN总线车；
第二步、计算非CAN总线车的发动机转速，所述非CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000021
其中，N非CAN总线车为非CAN总线车的发动机转速，M1为第一周期内霍尔传感器计数值，M2为第二周期内霍尔传感器计数值，M3为第三周期内霍尔传感器计数值，n为霍尔传感器个数，T为采样周期。
第三步、计算CAN总线车的发动机转速，所述CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000022
其中，NCAN总线车为CAN总线车的发动机转速，Nmax＝{N1,N2,N3,N4}max,Nmin＝{N1,N2,N3,N4}min；Nx为第x周期内CAN总线传送的发动机转速值，x＝1，2，3，4。
进一步地，步骤二所述发动机实际扭转率的采集计算过程包括：
第一步、根据车型确定传感器类型，所述传感器类型包括位移型、液位型和流量型；
第二步、按照已确定的传感器类型将传感器转换值对应成AD值，并将AD范围对应成传扭率范围；
第三步、根据AD范围对应成的传扭率范围计算实际传扭率，所述实际传扭率的计算模型如下：
Figure BDA0001940518210000023
其中，Tr为当前传扭率，ADx为第x周期内采样值AD，且ADx＝ADx-1(|ADx-ADx-1|>10)
Nmax＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}max，
Nmin＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}min，A为AD范围。
进一步地，步骤三所述传扭速度实际值的采集计算过程包括：
根据传扭速度实际值的计算模型进行采集计算，所述传扭速度实际值的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000024
其中，V为传扭速度，Tr1第一周期传扭率，Trn第n周期传扭率，Ti为第i个周期时间。
进一步地，步骤四所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法对所述比较结果进行计算的计算过程包括：
所述控制算法输出采用如下处理过程：
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000025
时，则有：
Figure BDA0001940518210000031
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000032
且N>Nnmin时，则有：
u(k)＝K[V(k)-Vmin]
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000033
且N>Nnmin-50时，则有：
Figure BDA0001940518210000034
且
Figure BDA0001940518210000035
时，u(k)＝KVa
其中，N为当前发动机转速，G为当前档位，且G＝1为前进挡G＝2为倒挡，vc为当前车速，O为当前节气门开度，Nnmin为空挡下最小发动机转速，u(k)为算法输出的控制量，Kp为比例增益，e(k)为第k步强串级采样后传扭速度偏差信号，T为采样周期，Ti为积分系数，Td为微分系数，Dd为急动度增益，D(k)为第k步急动度,Tr为当前传扭率,V(k)为第k步传扭速度，Vmin为传扭速度下限,K为控制量输出增益，Va为起步平均传扭速度，Trmin为传扭最小值偏移量，Trs为汽车刚起步时传扭率,Vmax为传扭速度上限。
本发明有益效果：
本发明提出的汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法通过强串级控制避免发动机转速的纯滞后带来的响应延迟，具有快速响应性，从而既保证了动力性，又保证了平稳起步，完全避免了汽车会出现抖动感或冲击感的现象。同时，所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法具有较高的可移植性，几乎可以移植到任意的主控核心上，并且所述算法使用简单，只需给定几个参数，则由该算法自动生成发动机传扭控制量(PWM,DA等)，完成发动机控制。
附图说明
图1为本发明所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法的工作框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，所述方法将发动机转速、传扭率、传扭速度作为关键参量，并按照图1所示的闭环控制顺序进行发动机转速、传扭率、传扭速度的参量计算进而实现汽车怠速起步防冲击防抖动平顺的有效控制，所述三闭环强串级控制的过程包括：
步骤一、对发动机实际转速进行采集计算，将发动机实际转速的计算结果与目标发动机转速进行比较，获得目标传扭率；
步骤二、对发动机实际扭转率进行采样计算，将所述发动机实际扭转率的计算结果与所述目标传扭率进行比较，获得传扭速度目标值；
步骤三、对传扭速度实际值进行采集计算，将所述传扭速度实际值的计算结果与所述传扭速度目标值进行比较，并获得比较结果；
步骤四、将步骤三所述比较结果送入所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法进行计算，并获得计算结果；
步骤五、利用步骤四所述计算结果控制发动机实际转速、发动机实际扭转率和传扭速度实际值。
进一步地，步骤一所述发动机实际转速的采集计算过程包括：
第一步、将汽车按照是否具有CAN总线划分为，划分后的汽车形式包括非CAN总线车和CAN总线车；
第二步、计算非CAN总线车的发动机转速，所述非CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000041
其中，N非CAN总线车为非CAN总线车的发动机转速，M1为第一周期内霍尔传感器计数值，M2为第二周期内霍尔传感器计数值，M3为第三周期内霍尔传感器计数值，n为霍尔传感器个数，T为采样周期。
第三步、计算CAN总线车的发动机转速，所述CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000042
其中，NCAN总线车为CAN总线车的发动机转速，Nmax＝{N1,N2,N3,N4}max,Nmin＝{N1,N2,N3,N4}min；Nx为第x周期内CAN总线传送的发动机转速值，x＝1，2，3，4。
进一步地，步骤二所述发动机实际扭转率的采集计算过程包括：
第一步、根据车型确定传感器类型，所述传感器类型包括位移型、液位型和流量型；
第二步、按照已确定的传感器类型将传感器转换值对应成AD值，并将AD范围对应成传扭率范围；
第三步、根据AD范围对应成的传扭率范围计算实际传扭率，所述实际传扭率的计算模型如下：
Figure BDA0001940518210000043
其中，Tr为当前传扭率，ADx为第x周期内采样值AD，且ADx＝ADx-1(|ADx-ADx-1|>10)
Nmax＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}max，
Nmin＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}min，A为AD范围。
进一步地，步骤三所述传扭速度实际值的采集计算过程包括：
根据传扭速度实际值的计算模型进行采集计算，所述传扭速度实际值的计算模型为：
Figure BDA0001940518210000051
其中，V为传扭速度，Tr1第一周期传扭率，Trn第n周期传扭率，Ti为第i个周期时间。
进一步地，步骤四所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法对所述比较结果进行计算的计算过程包括：
所述控制算法输出采用如下处理过程：
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000052
时，则有：
Figure BDA0001940518210000053
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000054
且N>Nnmin时，则有：
u(k)＝K[V(k)-Vmin]
当条件矩阵满足
Figure BDA0001940518210000055
且N>Nnmin-50时，则有：
Figure BDA0001940518210000056
且
Figure BDA0001940518210000057
时，u(k)＝KVa
其中，N为当前发动机转速，G为当前档位，且G＝1为前进挡G＝2为倒挡，vc为当前车速，O为当前节气门开度，Nnmin为空挡下最小发动机转速，u(k)为算法输出的控制量，Kp为比例增益，e(k)为第k步强串级采样后传扭速度偏差信号，T为采样周期，Ti为积分系数，Td为微分系数，Dd为急动度增益，D(k)为第k步急动度,Tr为当前传扭率,V(k)为第k步传扭速度，Vmin为传扭速度下限,K为控制量输出增益，Va为起步平均传扭速度，Trmin为传扭最小值偏移量，Trs为汽车刚起步时传扭率,Vmax为传扭速度上限。
在汽车怠速起步时，由于需要发动机传扭，发动机逐渐增加负载，会导致发动机转速下降，这时发动机怠速开始自调节，但是怠速调节响应较慢，当传扭系统过热膨胀后，会增加传扭控制难度，如果转速下降过大，加上转速保护处理，可能会引起抖动感和冲击感。针对该问题，可以采用强串级控制算法，如图1，本发明提出的汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法采用强串级控制方法，外环对发动机转速做小范围定值控制，中环对中间变量传扭率做随动控制，传扭率是避免发动机转速的滞后性而确立的，且与发动机转速存在一定的对应关系，内环对变量传扭速度做随动控制，从而实现汽车怠速起步的平滑控制。最终控制参数为发动机转速，为了让发动机转速良好可控，在强串级的内环控制传扭速度，这是一个随动控制，传扭速度目标值的选取原则是保证动力传输具有平稳性，传扭既不太快也不太慢。中环控制传扭率，这是一个随动控制，在起步阶段不同的传扭率最终会对应一个发动机转速，控制传扭率本质上就是控制发动机最终转速，但传扭率的控制具有超前效果，可以有效的克服发动机转速的滞后性。外环的输出是发动机转速，汽车起步时的抖动感和冲击感都是发动机转速的不正确引起的，内环算法和中环算法最终都是作用在发动机转速上。
利用本算法可实现传动系统过热后，依靠怠速既能平稳起步又不失动力性，且是依靠算法实现功能，几乎不增加额外成本。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法，其特征在于，所述算法将发动机转速、传扭率、传扭速度作为关键参量，并按照发动机转速、传扭率、传扭速度的参量计算顺序进行三闭环强串级控制，所述三闭环强串级控制的过程包括：
步骤一、对发动机实际转速进行采集计算，将发动机实际转速的计算结果与目标发动机转速进行比较作差，并进一步计算获得目标传扭率；
步骤二、对发动机实际传扭率进行采样计算，将所述发动机实际传扭率的计算结果与所述目标传扭率进行比较作差，并进一步计算获得传扭速度目标值；
步骤三、对传扭速度实际值进行采集计算，将所述传扭速度实际值的计算结果与所述传扭速度目标值进行比较，并获得比较结果；
步骤四、将步骤三所述比较结果送入所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法进行计算，并获得计算结果，所述计算结果为动力传送部件执行机构的控制量u(k)；
步骤五、利用步骤四所述计算结果u(k)控制动力传送部件，进而控制发动机实际传扭率和传扭速度实际值，进而控制发动机实际转速。
2.根据权利要求1所述控制算法，其特征在于，步骤一所述发动机实际转速的采集计算过程包括：
第一步、将汽车按照是否具有CAN总线划分为，划分后的汽车形式包括非CAN总线车和CAN总线车；
第二步、计算非CAN总线车的发动机转速，所述非CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure FDA0002699825510000011
其中，
Figure FDA0002699825510000014
为非CAN总线车的发动机转速，M1为第一周期内霍尔传感器计数值，M2为第二周期内霍尔传感器计数值，M3为第三周期内霍尔传感器计数值，n为霍尔传感器个数，T为采样周期；
第三步、计算CAN总线车的发动机转速，所述CAN总线车的发动机转速的计算模型为：
Figure FDA0002699825510000012
其中，
Figure FDA0002699825510000013
为CAN总线车的发动机转速，Nmax＝{N1,N2,N3,N4}max,Nmin＝{N1,N2,N3,N4}min；Nx为第x周期内CAN总线传送的发动机转速值，x＝1，2，3，4。
3.根据权利要求1所述控制算法，其特征在于，步骤二所述发动机实际传扭率的采集计算过程包括：
第一步、根据车型确定传感器类型，所述传感器类型包括位移型、液位型和流量型；
第二步、按照已确定的传感器类型将传感器转换值对应成AD值，并将AD范围对应成传扭率范围；
第三步、根据AD范围对应成的传扭率范围计算实际传扭率，所述实际传扭率的计算模型如下：
Figure FDA0002699825510000021
其中，Tr为当前传扭率，ADx为第x周期内采样值AD，且ADx＝ADx-1(|ADx-ADx-1|>10),Nmax＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}max，Nmin＝{AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,AD8,AD9,AD10}min，A为AD范围。
4.根据权利要求1所述控制算法，其特征在于，步骤三所述传扭速度实际值的采集计算过程包括：
根据传扭速度实际值的计算模型进行采集计算，所述传扭速度实际值的计算模型为：
Figure FDA0002699825510000022
其中，V为传扭速度，Tr1第一周期传扭率，Trn第n周期传扭率，Ti为第i个周期时间。
5.根据权利要求1所述控制算法，其特征在于，步骤四所述汽车怠速起步防冲击防抖动平顺控制算法对所述比较结果进行计算的计算过程包括：
所述控制算法输出采用如下处理过程：
当条件矩阵满足
Figure FDA0002699825510000023
时，则有：
Figure FDA0002699825510000024
当条件矩阵满足
Figure FDA0002699825510000025
且N>Nnmin时，则有：
u(k)＝K[V(k)-Vmin]
当条件矩阵满足
Figure FDA0002699825510000026
且N>Nnmin-50时，则有：
Figure FDA0002699825510000027
且
Figure FDA0002699825510000028
时，u(k)＝KVa
其中，N为当前发动机转速，G为当前档位，且G＝1为前进挡G＝2为倒挡，vc为当前车速，O为当前节气门开度，Nnmin为空挡下最小发动机转速，u(k)为算法输出的控制量，Kp为比例增益，e(k)为第k步强串级采样后传扭速度偏差信号，T为采样周期，Ti为积分系数，Td为微分系数，Dd为急动度增益，D(k)为第k步急动度,Tr为当前传扭率,V(k)为第k步传扭速度，Vmin为传扭速度下限,K为控制量输出增益，Va为起步平均传扭速度，Trmin为传扭最小值偏移量，Trs为汽车刚起步时传扭率,Vmax为传扭速度上限。
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