CN111532252B - 一种变速箱的控制方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变速箱地控制方法及终端，以第一预设速度分别控制电机顺时针转动和逆时针转动以确定电机的最大行程值和最小行程值，从而确定所述电机的有效行程范围，通过自学习过程对电机的有效行程范围进行学习，并以学习到的有效行程范围根据接收的控制量控制电机的实际执行量，能够避免由于机械的不统一或者机械结构的制造偏差导致的误差，能够准确获取机械结构上电机的实际行程有效范围，根据实际行程有效范围进行合理控制，可以精确有效地实现控制量和执行量的一致，做到控制的精准、可靠，减少了机械上的调整，减轻了机械上的精度缺陷导致的额外工作，不仅提高了变速箱控制电机转动的精确度，而且也提高了变速箱的通用性。

Description

一种变速箱的控制方法及终端

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域，尤其涉及一种变速箱的控制方法及终端。

背景技术

无人驾驶是目前的一个技术热点，发动机只有在对应转速范围内输出扭力最大才能够保证效率最高。而变速箱的目的就是为了匹配车速和发动机转速，使得发动机始终保持在扭力最大和效率最高的工作模式下。自动变速箱控制单元分别控制油门电机、离合电机、选档电机以及换挡电机，通过各个电机带动拉锁、拉杆带动相应部件做出相应动作，执行完成油门控制、离合控制、选档和换挡控制。油门通过拉锁控制，离合通过液压传动，选档、换挡电机通过拉杆控制。每个电机都有各自的位置限位，对应控制的最大值和最小值，由于限位和电机角度传感器的偏差，每个电机实际测量的角度会有所偏差，导致自动变速箱控制单元不具备通用性，并且虽然机械结构上可以对位置尺寸进行设计，鉴于生产工艺和结构部件的多种多样，很难做出精密可靠无误差的机械结构，而变速箱又是车辆精密设备，不允许存在错误和误差，否则极容易造成变速箱控制故障，影响车辆使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种变速箱的控制方法及终端，保证变速箱控制电机转动的精确度，避免机械结构制造以及不同类型的机械结构带来的误差。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种变速箱的控制方法，包括步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种变速箱的控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量。

本发明的有益效果在于：以第一预设速度分别控制电机顺时针转动和逆时针转动以确定电机的最大行程值和最小行程值，从而确定所述电机的有效行程范围，通过自学习过程对电机的有效行程范围进行学习，并以学习到的有效行程范围根据接收的控制量控制电机的实际执行量，能够避免由于机械的不统一或者机械结构的制造偏差导致的误差，能够准确获取机械结构上电机的实际行程有效范围，根据实际行程有效范围进行合理控制，可以精确有效地实现控制量和执行量的一致，做到控制的精准、可靠，减少了机械上的调整，减轻了机械上的精度缺陷导致的额外工作，不仅提高了变速箱控制电机转动的精确度，而且也提高了变速箱的通用性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种变速箱的控制方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种变速箱的控制终端的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种变速箱的控制方法的详细流程图；

图4为本发明实施例的速度控制模型示意图；

标号说明：

1、一种变速箱的控制终端；2、存储器；3、处理器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种变速箱的控制方法，包括步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：以第一预设速度分别控制电机顺时针转动和逆时针转动以确定电机的最大行程值和最小行程值，从而确定所述电机的有效行程范围，通过自学习过程对电机的有效行程范围进行学习，并以学习到的有效行程范围根据接收的控制量控制电机的实际执行量，能够避免由于机械的不统一或者机械结构的制造偏差导致的误差，能够准确获取机械结构上电机的实际行程有效范围，根据实际行程有效范围进行合理控制，可以精确有效地实现控制量和执行量的一致，做到控制的精准、可靠，减少了机械上的调整，减轻了机械上的精度缺陷导致的额外工作，不仅提高了变速箱控制电机转动的精确度，而且也提高了变速箱的通用性。

进一步的，所述S1包括：

以第一预设速度控制电机顺时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最大行程值；

以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最小行程值。

由上述描述可知，通过电机堵转时长来判断是否到达极限位置，能够准确地确定出电机的最大最小行程值，不仅方便快捷，而且准确可靠，能够对各种类型的电机进行检测，通用性高。

进一步的，所述S2之后还包括：

以所述第一预设速度驱动所述电机转动至默认位置；

判断所述电机转动的角度范围是否正常，若是，则执行所述S3，否则，返回执行S1直至达到预设次数。

由上述描述可知，在确定出最大最小行程值后，驱动电机转动至默认位置，判断其转动角度范围是否正常，验证自学习是否成功，如果自学习失败，则重新开始自学习过程直至预设次数，由此保证了所学习出来的电机的实际行程有效范围的准确性与可靠性。

进一步的，所述S3包括：

根据接收到的针对所述电机的控制量和所述电机总的控制量范围确定所述控制量占比；

根据所述控制量占比和所述电机的有效行程范围确定所述电机对应的执行量。

由上述描述可知，通过将对电机的控制量和电机总的控制量范围以及电机的有效行程范围来确定基于电机的控制量电机对应的实际执行量是多少，保证了控制量与执行量的匹配度，保证变速箱控制的精确度。

进一步的，所述电机包括油门电机、离合电机、选档电机和转档电机；

若为油门电机或离合电机，则根据所述电机总的控制量范围均匀分布所述电机的有效行程范围；

若为选档电机或转档电机，则根据所述电机的有效行程范围确定其中间位置对应的中间行程值，将所述最大行程值、中间行程值和最小行程值对应的位置分别对应于所述电机的三个档位。

由上述描述可知，根据不同电机的类型对应确定电机的有效行程范围与电机总的控制量范围之间的对应关系，保证了不同类型电机与其控制量之间的适配性。

请参照图2，一种变速箱的控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：以第一预设速度分别控制电机顺时针转动和逆时针转动以确定电机的最大行程值和最小行程值，从而确定所述电机的有效行程范围，通过自学习过程对电机的有效行程范围进行学习，并以学习到的有效行程范围根据接收的控制量控制电机的实际执行量，能够避免由于机械的不统一或者机械结构的制造偏差导致的误差，能够准确获取机械结构上电机的实际行程有效范围，根据实际行程有效范围进行合理控制，可以精确有效地实现控制量和执行量的一致，做到控制的精准、可靠，减少了机械上的调整，减轻了机械上的精度缺陷导致的额外工作，不仅提高了变速箱控制电机转动的精确度，而且也提高了变速箱的通用性。

进一步的，所述S1包括：

以第一预设速度控制电机顺时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最大行程值；

以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最小行程值。

由上述描述可知，通过电机堵转时长来判断是否到达极限位置，能够准确地确定出电机的最大最小行程值，不仅方便快捷，而且准确可靠，能够对各种类型的电机进行检测，通用性高。

进一步的，所述S2之后还包括：

以所述第一预设速度驱动所述电机转动至默认位置；

判断所述电机转动的角度范围是否正常，若是，则执行所述S3，否则，返回执行S1直至达到预设次数。

由上述描述可知，在确定出最大最小行程值后，驱动电机转动至默认位置，判断其转动角度范围是否正常，验证自学习是否成功，如果自学习失败，则重新开始自学习过程直至预设次数，由此保证了所学习出来的电机的实际行程有效范围的准确性与可靠性。

进一步的，所述S3包括：

根据接收到的针对所述电机的控制量和所述电机总的控制量范围确定所述控制量占比；

根据所述控制量占比和所述电机的有效行程范围确定所述电机对应的执行量。

由上述描述可知，通过将对电机的控制量和电机总的控制量范围以及电机的有效行程范围来确定基于电机的控制量电机对应的实际执行量是多少，保证了控制量与执行量的匹配度，保证变速箱控制的精确度。

进一步的，所述电机包括油门电机、离合电机、选档电机和转档电机；

若为油门电机或离合电机，则根据所述电机总的控制量范围均匀分布所述电机的有效行程范围；

若为选档电机或转档电机，则根据所述电机的有效行程范围确定其中间位置对应的中间行程值，将所述最大行程值、中间行程值和最小行程值对应的位置分别对应于所述电机的三个档位。

由上述描述可知，根据不同电机的类型对应确定电机的有效行程范围与电机总的控制量范围之间的对应关系，保证了不同类型电机与其控制量之间的适配性。

实施例一

请参照图1，一种变速箱的控制方法，包括步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

电机额定转速可以得到，为了避免转速过快，造成结构上不稳定和角度采样的干扰，采样低速控制电机的方式，让电机运转，通常取用额定转速的一半，由于机械结构上是限制电机转动角度，角度对应变速箱结构位置，不同车辆结构存在偏差，无法做到结构一致，从而采用软件方法，记录每个运动结构的电机行程，从而对应到实际控制目标，实现目标的控制；

具体的，如图3所示，以第一预设速度控制电机顺时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最大行程值，所述第一预设速度为低速；

其中，如图4所示为电机的速度控制算法：

a)确定电机当前角速度：

cur_angle_speed＝(cur_amgle-old_angle)/Δt；

即当前角速度＝(当前角度-上次采样角度)/时间差，在实际计算过程中可以进行滤波处理，主要是对历史数据缓存进行平均滤波，Δt表示当前角度与上次采样角度之间的时间差；

b)计算电机角速度偏差：e_angle_speed(k)＝tar_angle_speed-cur_angle_speed；

c)计算电机角速度积分：

d)计算电机角速度差分：e_angle_speed(k)-e_angle_speed(k-1)；

e)计算电机占空比增量：

其中，Kp，Ki，Kd分别表示比例项系数，积分项系数和微分项系数；

k指代最近一次计算值，k-1表示上一次计算值，……，1表示第一次计算值；由于控制持续进行，k是不断进行、持续更新的；

偏离目标角速度越大，占空比增量越大，正代表当前速度偏低，需要加速，促进占空比增大，负代表当前速度偏高，需要减速，促进占空比减小，当速度接近，占空比增量接近0，即保持输出占空比；

n表示的是积分量；

f)电机占空比输出：

通过上述控制方法控制电机输出量，从而对电机速度进行实时控制；

例如：电机额定转速angle_speed_max为30转每分钟(180度/秒)，电机传感器有效行程为0到90度，对应AD采样为300到3800，则：

angle_speed_max＝180度/s＝2×(3800-300)(AD/s)＝7000(AD/s)

设计

可将tar_angle_speed_min作为第一预设速度；

其中，通过速度控制算法控制，避免电机转速过快造成机械损伤，运动的不确定性，低速情况输出占空比小，电路干扰小，低速转动稳定，能够避免结构抖动；

以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最小行程值；

其中，预设时长可以根据实际的应用场景进行动态设置，本实施例中设置预设时长为100ms；

电机的行程值，即电机位置可以通过以下方式获得：通过电机上的霍尔角度传感器确定电机转过角度，通过模数转换，将角度模拟信号转换为数字信号，从而得到电机的实时角度数值；

可以逐渐地递增电机顺时针或逆时针转过的角度，然后判断堵转是否超时100ms，若否，则继续增大对应转过的角度直至堵转超时100ms，并记录此时的AD采样值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

在确定出电机的有效行程范围后，以所述第一预设速度驱动所述电机转动至默认位置；

判断所述电机转动的角度范围是否正常，若是，则执行S3，否则，自学习过程失败，返回执行S1，重新进行自学习过程直至达到预设次数；如果自学习过程次数超过3次，则结束；

自学习过程为获取转动角度的最小位置值和最大位置值，后续控制需要建立在此范围内，由于变速箱机构分为选档机构、换挡机构，机构由3个位置构成：最小值位置、最大值位置和中间值位置，位置对称，所以可以通过记录最小值位置和最大值位置得到所需的三个位置，通过位置组合，即可和档位对应；

位置范围都是和结构相关的，只要结构相似，最大最小值位置范围是接近的，可以通过预设一个合理的角度范围来确定自学习过程是否正确；

上述的自学习过程可以在接收到对电机的控制请求时促发或者每隔预设时间进行自学习过程；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量；

具体的，根据接收到的针对所述电机的控制量和所述电机总的控制量范围确定所述控制量占比；

所述控制量占比＝针对所述电机的控制量/所述电机总的控制量范围；

根据所述控制量占比和所述电机的有效行程范围确定所述电机对应的执行量；

其中，所述电机包括油门电机、离合电机、选档电机和转档电机；

若为油门电机或离合电机，则根据所述电机总的控制量范围均匀分布所述电机的有效行程范围；

若为选档电机或转档电机，则根据所述电机的有效行程范围确定其中间位置对应的中间行程值，将所述最大行程值、中间行程值和最小行程值对应的位置分别对应于所述电机的三个档位。

实施例二

请参照图2，一种变速箱的控制终端1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在所述处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一中的各个步骤。

综上所述，本发明提供的一种变速箱的控制方法及终端，以低速分别控制电机顺时针转动和逆时针转动以确定电机的最大行程值和最小行程值，从而确定所述电机的有效行程范围，通过自学习过程对电机的有效行程范围进行学习，学习完成后，进一步验证角度范围是否正常以保证自学习过程结果的正确性，待自学习成功后，以学习到的有效行程范围根据接收的控制量控制电机的实际执行量，能够避免由于机械的不统一或者机械结构的制造偏差导致的误差，能够准确、可靠地获取机械结构上电机的实际行程有效范围，根据实际行程有效范围进行合理控制，可以精确有效地实现控制量和执行量的一致，做到控制的精准、可靠，减少了机械上的调整，减轻了机械上的精度缺陷导致的额外工作，不仅提高了变速箱控制电机转动的精确度，而且也提高了变速箱的通用性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种变速箱的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量；

所述S2之后还包括：

以所述第一预设速度驱动所述电机转动至默认位置；

判断所述电机转动的角度范围是否正常，若是，则执行所述S3，否则，返回执行S1直至达到预设次数；

所述S1包括：

以第一预设速度控制电机顺时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最大行程值；

以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最小行程值；

所述S3包括：根据当前的角速度以及目标角速度对输出的占空比增量进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种变速箱的控制方法，其特征在于，所述S3包括：

根据接收到的针对所述电机的控制量和所述电机总的控制量范围确定所述控制量占比；

根据所述控制量占比和所述电机的有效行程范围确定所述电机对应的执行量。

3.根据权利要求1所述的一种变速箱的控制方法，其特征在于，所述电机包括油门电机、离合电机、选档电机和转档电机；

若为油门电机或离合电机，则根据所述电机总的控制量范围均匀分布所述电机的有效行程范围；

若为选档电机或转档电机，则根据所述电机的有效行程范围确定其中间位置对应的中间行程值，将所述最大行程值、中间行程值和最小行程值对应的位置分别对应于所述电机的三个档位。

4.一种变速箱的控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、以第一预设速度控制电机顺时针转动以确定所述电机的最大行程值，以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动以确定所述电机的最小行程值；

S2、根据所述最小行程值和所述最大行程值确定所述电机的有效行程范围；

S3、根据所述电机的有效行程范围以及接收到的针对所述电机的控制量确定所述电机对应的执行量；

所述S2之后还包括：

以所述第一预设速度驱动所述电机转动至默认位置；

判断所述电机转动的角度范围是否正常，若是，则执行所述S3，否则，返回执行S1直至达到预设次数；

所述S1包括：

以第一预设速度控制电机顺时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最大行程值；

以所述第一预设速度控制所述电机逆时针转动，判断所述电机是否堵转超过预设时长，若是，以当前电机的行程值作为所述电机的最小行程值；

所述S3包括：根据当前的角速度以及目标角速度对输出的占空比增量进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种变速箱的控制终端，其特征在于，所述S3包括：

根据接收到的针对所述电机的控制量和所述电机总的控制量范围确定所述控制量占比；

根据所述控制量占比和所述电机的有效行程范围确定所述电机对应的执行量。

6.根据权利要求4所述的一种变速箱的控制终端，其特征在于，所述电机包括油门电机、离合电机、选档电机和转档电机；

若为油门电机或离合电机，则根据所述电机总的控制量范围均匀分布所述电机的有效行程范围；

若为选档电机或转档电机，则根据所述电机的有效行程范围确定其中间位置对应的中间行程值，将所述最大行程值、中间行程值和最小行程值对应的位置分别对应于所述电机的三个档位。

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