CN112922732B - 转速同步控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转速同步控制方法及系统，方法包括：S1，判断发动机是否具有转速同步需求；若是，执行S2；S2，基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；S3，根据目标加速扭矩和发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；S4，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；S5，判断发动机的转速同步需求是否结束；若是，结束转速同步控制；若否，返回执行S2。本发明可以解决现有技术中转速同步系统稳定性不足、转速同步过程中扭矩容易波动的问题。

Description

转速同步控制方法及系统
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，特别涉及一种转速同步控制方法及系统。
背景技术
在自动挡变速箱控制策略中，众多OEM(主机厂)厂商为了提升手动和自动模式下非动力(松油门工况)降挡的速度、缩短换挡时间，都要求发动机在换挡过程中能够主动提升发动机转速，以达到发动机转速与变速箱目标挡输入轴轴速快速同步的目的。为了实现这一目的，目前通常的做法包括：TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)计算需求扭矩发送给EMS(Engine Management System，发动机管理系统)进行响应，以及，TCU将同步过程中的目标转速发给EMS，而EMS通过自身控制逻辑实现对目标转速的同步。其中，由TCU计算需求扭矩EMS响应扭矩的方式对TCU而言具有一定的挑战，原因在于TCU对发动机的控制方式以及对发动机工作边界均不甚了解，无法准确估算出同步过程中的需求扭矩，难以达到理想的控制效果。故目前很多TCU供应商都采用仅将目标转速发给EMS，由EMS负责整个过程的转速控制的方案。而且，不仅仅针对松油门降挡工况，目前因OEM对发动机起步舒适性的要求，很多的TCU厂商也对起步阶段发动机的转速控制提出了新的要求，在这个过程中TCU通常也仅将目标转速发给EMS，而转速同步的控制则完全交由EMS来实现。
另外，应排放法规的要求，目前OEM在新车下线的时候往往都需要做下线高怠速测试工作，在此过程中若要保证排放满足法规要求，不仅要求怠速转速高响应快，而且还需要保证此期间发动机转速以及空燃比的稳定。
综上所述，不论是TCU从驾驶性的角度的要求，还是OEM从排放法规的角度的要求，都对EMS转速控制的响应速度、准确性和稳定性提出了高要求，而现有的转速同步策略的实现方法采用的是传统闭环PI控制策略，其逻辑基本原理如图1所示。这是一种典型的位置式PID(proportion-integral-differential，比例-积分-微分)的控制方式，这种控制方式的优点在于无需深入了解被控对象的内在机理，无需构建被控对象的物理模型，控制方法本身较为简单，适用性较强，但是存在控制系统稳定性不足、转速同步过程中扭矩容易波动的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转速同步控制方法及系统，以解决现有技术中转速同步系统稳定性不足、转速同步过程中扭矩容易波动的问题。具体技术方案如下：
为实现上述技术目的，本发明提供了一种转速同步控制方法，包括：
S1，判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，执行步骤S2；
S2，基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
S3，根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
S4，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
S5，判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，返回执行步骤S2。
可选的，在步骤S4中，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，具体包括：
S41，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，以及，基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量；
S42，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩；
S43，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制。
可选的，在步骤S2中，按照以下表达式计算所述目标加速扭矩：
Tdesinertia＝J*f(Ndiff，Nactual)
其中，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩，J表示发动机的转动惯量,Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际发动机转速下的目标角加速度，f(Ndiff，Nactual)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，在步骤S2中，按照以下表达式计算发动机离合器端的阻力矩：
Figure BDA0002304832380000031
其中，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，
Figure BDA0002304832380000032
表示发动机的角加速度。
可选的，在步骤S3中，按照以下表达式计算发动机离合器端的目标需求扭矩：
Tdes＝TLossact+Tdesinertia
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩。
可选的，在步骤S41中，所述引导扭矩的预修正量为T(Nactual，mifa)；
其中，Nactual表示当前的实际发动机转速，mifa表示驾驶员需求的扭矩值，T(Nactual，mifa)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，在步骤S41中，所述引导扭矩的积分修正量为∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt；
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，Tactual表示发动机离合器端当前的实际扭矩，Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，K(Ndiff)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，在步骤S42中，按照以下表达式计算发动机离合器端需求的引导扭矩：
Tlead＝Tdes+ΔT1+ΔT2
其中，Tlead表示发动机离合器端需求的引导扭矩，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，ΔT1表示所述预修正量，ΔT2表示所述积分修正量。
基于同一发明构思，本发明还提供一种转速同步控制系统，包括：
第一判断模块，用于判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，触发第一计算模块；
所述第一计算模块，用于基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
第二计算模块，用于根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
转速控制模块，用于基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
第二判断模块，用于判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，触发所述第一计算模块。
可选的，所述转速控制模块基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，具体包括：
S41，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，以及，基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量；
S42，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩；
S43，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制。
可选的，所述第一计算模块按照以下表达式计算所述目标加速扭矩：
Tdesinertia＝J*f(Ndiff，Nactual)
其中，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩，J表示发动机的转动惯量,Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际发动机转速下的目标角加速度，f(Ndiff，Nactual)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述第一计算模块按照以下表达式计算发动机离合器端的阻力矩：
Figure BDA0002304832380000041
其中，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，
Figure BDA0002304832380000042
表示发动机的角加速度。
可选的，所述第二计算模块按照以下表达式计算发动机离合器端的目标需求扭矩：
Tdes＝TLossact+Tdesinertia
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩。
可选的，所述引导扭矩的预修正量为T(Nactual，mifa)；
其中，Nactual表示当前的实际发动机转速，mifa表示驾驶员需求的扭矩值，T(Nactual，mifa)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述引导扭矩的积分修正量为∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt；
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，Tactual表示发动机离合器端当前的实际扭矩，Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，K(Ndiff)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述第二计算模块按照以下表达式计算发动机离合器端需求的引导扭矩：
Tlead＝Tdes+ΔT1+ΔT2
其中，Tlead表示发动机离合器端需求的引导扭矩，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，ΔT1表示所述预修正量，ΔT2表示所述积分修正量。
基于同一发明构思，本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现本发明所述的转速同步控制方法。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的转速同步控制方法依据物理模型可以准确计算出转速同步过程中所需的目标需求扭矩，对转速同步过程进行解耦，实现转速的闭环控制，达到良好的控制效果。相比于传统的PI控制方法，本发明不依赖于发动机的工作边界，对发动机在不同海拔、不同环境温度下工作时的适应性强；相比于传统的PI控制方法，有效避免现有PI控制模型中积分饱和效应等问题。另外，本发明还采用了对引导(气路)扭矩的闭环补偿策略，可最大程度地提升发动机的扭矩响应速度，缩短最终扭矩和转速响应时间，故本发明在效果上具有更快的响应速度以及稳态性能；
2、本发明基于发动机离合器端的实际扭矩值和发动机惯性扭矩计算发动机离合器端阻力矩，故对实际的发动机离合器端阻力矩具有自适应获取功能，不依赖于参数标定，因此本发明以及标定完成的参数对不同的发动机项目具有较强的适应性；
3、本发明提供的转速同步控制方法基于物理模型设计，相比于传统的PI模型控制方法，其模型更简单，且标定参数不依赖于发动机具体工况设置，因此其标定参数远少于传统PI模型控制方法，再加上模型和参数本身对不同发动机不同项目的鲁棒性强，从而大大提升标定效率，显著缩短项目功能的标定开发周期。
4、本发明不仅仅可以直接应用于EMS对发动机转速的控制，也可以用于TCU换挡过程中对发动机做快速转速同步响应时的需求扭矩计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中转速同步控制原理图；
图2是发动机工作时的扭矩状态图；
图3是本发明中发动机转速同步控制的逻辑原理图；
图4是本发明中引导扭矩的计算策略示意图；
图5为转速同步过程中目标需求扭矩Tdes的计算逻辑实施步骤图；
图6为转速同步过程中需求的引导扭矩(气路)Tlead的计算逻辑实施步骤图；
图7是本发明一实施例提供的转速同步控制方法的流程示意图；
图8是本发明提供的转速同步控制方法在下线高怠速工况的转速表现图；
图9是本发明提供的转速同步控制方法在TCU转速同步请求工况的转速表现图；
图10是本发明一实施例提供的转速同步控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有的转速同步控制方法采用闭环PI控制策略，但这种位置式PI控制策略具有显著的缺点，主要表现在：
1、积分饱和效应，当控制量一经达到最大值时，若转速偏差存在还会继续累积一旦转速偏差方向改变，系统需要长时间从饱和状态退出，易造成转速大幅波动。尽管系统采用了适当的限幅措施，但从实际的经验来看限幅程度难以确定，实际综合效果不佳；
2、因发动机工况较广，需要工作在不同海拔不同温度下，从控制最优的角度，单一的PI参数对不同工况的适应性较差，难以满足不同工况的转速同步控制需求，系统鲁棒性差。这就间接造成了大量针对不同工况的PI参数增加，即使有了分工况的PI参数，但从实际的效果来看适应性也难以令人满意，而且标定工作量非常巨大且容易反复，严重影响各项目的开发进度；
3、在转速同步过程中，因PI控制的作用往往容易造成扭矩的显著波动，扭矩波动易造成变速箱离合器难以控制，进而影响整个传动系统的驾驶舒适性，从而引起终端用户抱怨。
申请人研究后发现，主要原因是由于现有的转速同步控制方法无法准确计算转速同步过程中发动机离合器端所需的目标需求扭矩，进而在转速同步过程中造成发动机转速大幅波动，系统稳定性差。
基于此，申请人提出一种转速同步控制方法及系统、可读存储介质，基于物理模型构建全新的发动机转速控制策略，通过发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算转速同步过程中的目标加速扭矩，并通过发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值以及发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩，进而确定发动机离合器端的目标需求扭矩，由于目标需求扭矩的计算是基于发动机的转动惯量和发动机的实际转速、实际扭矩实现的，因此计算得到的目标需求扭矩更加准确，转速同步控制的效果更好。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的技术方案作详细的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。此外，需要说明的是，本文的框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机程序指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
为了便于对发明所提供的一种转速同步控制方法的理解，首先介绍本发明提供的一种转速同步控制方法所基于的原理性内容。具体介绍如下：
本发明基于物理模型构建了全新的发动机转速控制策略。
众所周知,发动机曲轴为定轴旋转类物体，对于这类物体，其加速扭矩与其转动惯量和角加速度均成正比，其加速扭矩的表达式如下：
T＝J*Δω……公式1
在公式1当中，T表示扭矩(N.M)，J表示旋转物体定轴旋转时的转动惯量，Δω表示旋转物体定轴旋转时的角加速度(rad/s)。
在发动机工作过程中，依据非惯性系统中加速扭矩与作用在发动机上各扭矩和相等的原理，可以得出公式2所示的表达式，其示意图如图2所示。
TClutch-TLoss＝T……公式2
在公式2中，TClutch表示发动机离合器端的扭矩值，TLoss表示发动机在工作时离合器端受到的外部阻力矩，T则表示发动机的加速力矩或惯性力矩。
依据公式2的原理，可以推导出发动机转速同步过程中需求的目标扭矩Tdes的计算公式如公式3所示。
Tdes＝TLossact+Tdesinertia……公式3
公式3中，Tdes表示转速同步过程中需求的发动机离合器端的扭矩值即目标需求扭矩，TLossact表示转速同步过程中离合器端的实际阻力矩，Tdesinertia表示目标惯性或加速力矩。
因此，要得到当前状态下发动机离合器端的目标需求扭矩Tdes，就需要计算出TLossact和Tdesinertia。
再次依据公式2的原理，可以推导出TLossact的计算公式如公式4所示：
TLossact＝TClutch-Tactinertia……公式4
公式4中，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，该值为已知量，可以由EMS中现有的扭矩模型计算得出，Tactinertia表示发动机的实际惯性或加速扭矩，该值的计算可依据公式1的原理计算得出，计算公式如公式5所示：
Figure BDA0002304832380000091
公式5中，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，单位是转/分钟，
Figure BDA0002304832380000092
表征发动机的角加速度，单位是转/分*秒。与TClutch一样，
Figure BDA0002304832380000093
可由EMS现有的策略直接计算得出。
结合公式4和公式5可以直接计算得出在转速同步过程中发动机离合器端的阻力矩，如公式6所示：
Figure BDA0002304832380000094
公式6中，各参数均可通过EMS现有的策略计算得出，进而计算得到发动机离合器端的阻力矩TLossact。
而公式3中Tdesinertia可依据公式1的原理计算得出，如公式7所示：
Tdesinertia＝J*Δωdes……公式7
公式7中，J为发动机的转动惯量，Δωdes为加速过程中目标角加速度，目标角加速度可以通过标定的方式获取，将目标角加速度定义为三维MAP计算得出的值，该三维MAP输入的横坐标为Ndiff、纵坐标为Nactual，表达式如公式8所示：
Δωdes＝f(Ndiff，Nactual)……公式8
公式8中，Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际的发动机转速下的目标角加速度。该目标角加速度MAP的设置可依据实际表现做优化调整，该目标角加速度的参数值的基本趋势为在Ndiff为负值的区域设置为负值、Ndiff为正值的区域设置为正值、Ndiff为0的区域需要设置为0，参数值的绝对值与Ndiff的绝对值呈单调递增关系。
综上，由公式3、6、7、8可以得出转速同步过程中的目标需求扭矩如公式9所示：
Figure BDA0002304832380000095
公式9中，Tdes为目标需求扭矩，TClutch为发动机的实际离合器扭矩值，由EMS扭矩模型计算得出，J为发动机的转动惯量，
Figure BDA0002304832380000096
为EMS可直接计算得出的角加速度值，f(Ndiff，Nactual)为目标角加速度，该值通过标定MAP直接得到。
依据公式9，通过EMS系统实现发动机转速同步控制的逻辑原理图如图3所示，在该控制逻辑中，需要先依据目标同步转速和实际发动机转速差查表得到的目标角加速度值计算得出目标惯性扭矩(或目标加速扭矩)Tdesinertia，再由发动机离合器端的实际扭矩值Tclutch和由实际测量的发动机转速计算得到的角加速度值计算得到当前状态下发动机离合器端的阻力矩TLossact，最后再由TLossact和Tdesinertia计算出下一状态下发动机离合器端的目标需求扭矩值Tdes。
以上的逻辑可以准确计算出在发动机进行转速同步的过程中需求的发动机离合器端扭矩。
但在实际的工程应用中，发动机扭矩从需求到最后真实扭矩的实现存在滞后效应，特别是对于汽油发动机因节气门体的存在往往使得发动机扭矩响应速度存在更为明显的滞后，这种扭矩的滞后不利于动态过程中扭矩偏差的快速消除以及目标同步转速的快速响应。
进一步的，为了解决滞后问题，本发明在目标需求扭矩Tdes的基础上做了额外补偿修正(补偿量为不小于0的值)，得到发动机的引导扭矩Tlead，引导扭矩Tlead存在的意义在于通过不同工况下额外的气路预留扭矩来提升发动机扭矩以及实际转速的响应速度，改进转速同步的动态性能，Tlead用于控制发动机的进气量，Tlead通过公式10计算得出：
Tlead＝Tdes+T(Nactual，mifa)+∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt……公式10
公式10中，Tlead表示发动机引导(即气路需求)扭矩，Tdes表示由公式9计算得出的目标需求扭矩(即火路扭矩)，T(Nactual，mifa)表示引导扭矩预修正量，该修正量可通过标定直接查MAP获得，该MAP的横坐标为实际的发动机转速Nactual、纵坐标为驾驶员需求的扭矩值mifa，Nactual、mifa均可由EMS直接计算得出。∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt为引导扭矩中基于真实需求扭矩Tdes与发动机实际输出扭矩Tactual之差的积分修正量，该式中K(Ndiff)为以Ndiff为横坐标的曲线计算得到，该曲线通过标定的方式获得。引导扭矩的计算策略如图4所示。
综上所述，通过上述的逻辑原理，可以准确得出转速同步过程中的目标需求扭矩Tdes，以及为了提高动态过程中转速和扭矩响应速度需求的引导扭矩Tlead。上述转速同步策略中目标需求扭矩Tdes和需求的引导扭矩Tlead的详细实施步骤如下。
图5为转速同步过程中目标需求扭矩Tdes的计算逻辑实施步骤，其详细的实施步骤如下：
步骤1、判断发动机是否处于运行状态，若处于运行状态则执行步骤2，否则执行步骤3；
步骤2、判断是否存在转速同步需求，若有转速同步需求则执行步骤4，否则执行步骤3；
步骤3、设置目标需求扭矩Tdes为0，然后跳转执行步骤7；
步骤4、基于公式7和8计算得出需求的目标加速扭矩Tdesinertia；
步骤5、基于公式6计算发动机离合器端的阻力矩TLossact；
步骤6、基于公式9计算发动机离合器端的目标需求扭矩Tdes＝TLossact+Tdesinertia；
步骤7、计算结束。
图6为转速同步过程中需求的引导扭矩(气路)Tlead的计算逻辑实施步骤，其详细的实施步骤如下：
步骤1、判断发动机是否处于运行状态，若处于运行状态则执行步骤2，否则执行步骤3；
步骤2、判断是否存在转速同步需求，若有转速同步需求则执行步骤4，否则执行步骤3；
步骤3、设置需求的引导扭矩Tlead为0，然后跳转执行步骤7；
步骤4、通过查询MAP表获得引导扭矩预修正量T(Nactual，mifa)；
步骤5、基于Tdes与实际扭矩Tactual之差计算引导扭矩的积分修正量∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt；
步骤6、基于公式10计算发动机离合器端的最终需求的引导扭矩Tlead；
步骤7、计算结束。
上述转速同步控制策略中，J为发动机转动惯量，该值为发动机固有物理特性，可直接由OEM提供。故该转速同步控制策略的物理模型中仅有f(Ndiff，Nactual)、T(Nactual，mifa)、K(Ndiff)三个核心参数需要基于工况表现进行标定和优化。其基本标定步骤如下：
1)依据OEM对转速同步过程的响应时间需求预设不同转速偏差Ndiff和实际发动机转速Nactual下转速同步过程中的目标角加速度MAP值即f(Ndiff，Nactual)，目标角加速度MAP的基本趋势为在Ndiff为负值的区域f(Ndiff，Nactual)设置为负值、Ndiff为正值的区域f(Ndiff，Nactual)设置为正值、Ndiff为0的区域f(Ndiff，Nactual)需要设置为0，f(Ndiff，Nactual)设置值的绝对值与Ndiff的绝对值呈单调递增关系；
2)预设T(Nactual，mifa)值，基本预设原则为在驾驶员需求扭矩较小的区域T(Nactual，mifa)设置为5～10N.M的值、在驾驶员需求扭矩较大的区域T(Nactual，mifa)设置为0；
3)发动机怠速工况下激活发动机高转速目标转速同步需求，将发动机目标转速设置为一高转速值(例如设置为4000)，观察整个过程发动机的转速表现，依据发动机的转速动态以及稳态表现优化f(Ndiff，Nactual)的设置；
4)不断调整怠速工况下发动机的目标转速值，依据发动机转速动态以及稳态表现来优化f(Ndiff，Nactual)各区域值；
5)根据TCU的工况要求，踩小油门激活车辆行车状态下TCU对EMS的转速同步需求，依据发动机的转速表现检查f(Ndiff，Nactual)设置的合理性，并根据实际表现做适当优化调整；
6)根据TCU的工况要求，踩不同大小的油门激活车辆行车状态下的TCU对EMS的转速同步需求，依据转速同步过程中发动机输出的实际离合器扭矩Tactual与真实目标扭矩Tdes的偏差表现优化调整K(Ndiff)在不同Ndiff的值，必要时也可以对不同区域的T(Nactual，mifa)值做微调，通过这两个参数的不断调整直到Tactual能够较好的跟随目标需求扭矩Tdes值。对于仅有松油门降挡工况具有转速同步需求的项目也可以仅通过T(Nactual，mifa)的修正(K(Ndiff)＝0关闭积分修正)来实现需求的引导扭矩的补偿；
7)标定完成。
下面对本发明提供的一种转速同步控制方法进行介绍。
图7是本发明一实施例提供的一种转速同步控制方法的流程示意图。请参考图7，一种转速同步控制方法可以包括如下步骤：
步骤S1，判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，执行步骤S2；
步骤S2，基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
步骤S3，根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
步骤S4，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
步骤S5，判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，返回执行步骤S2。
本实施例可以应用于EMS对发动机转速的控制。在步骤S1中，可以在发动机处于运行状态的情况下，判断发动机是否具有转速同步需求。例如在起步、松油门等发动机转速发生变化的工况下，发动机具有转速同步需求。另外，TCU换挡也可能导致发动机转速发生变化，在此情况下发动机也具有转速同步需求，因此，本实施例也可以用于TCU换挡过程中EMS对发动机转速同步的快速响应。
在步骤S2中，基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，具体的计算表达式为Tdesinertia＝J*f(Ndiff，Nactual)，其中，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩，J表示发动机的转动惯量,Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际发动机转速下的目标角加速度，f(Ndiff，Nactual)的值预先通过标定的方式获得。基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机转速计算发动机离合器端的阻力矩，具体的计算表达式为
Figure BDA0002304832380000131
其中，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，
Figure BDA0002304832380000132
表示发动机的角加速度。
在步骤S3中，根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩，具体的计算表达式为Tdes＝TLossact+Tdesinertia，其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩。
在步骤S4中，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，具体是EMS根据所述目标需求扭矩控制发动机的进气量、喷油量和点火角等参数，实现对发动机转速的控制。
进一步的，如前所述，发动机扭矩从需求到最后真实扭矩的实现存在滞后效应，为解决此滞后问题，可以在目标需求扭矩的基础上再做额外的补偿修正。具体的，步骤S4基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，进一步可以包括以下步骤：
步骤S41，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，以及，基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量；
步骤S42，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩；
步骤S43，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制，具体是EMS根据所述引导扭矩控制发动机的进气量。
在步骤S41中，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，所述引导扭矩的预修正量的表达式为T(Nactual，mifa)，其中，Nactual表示当前的实际发动机转速，mifa表示驾驶员需求的扭矩值，T(Nactual，mifa)的值通过预先标定的方式获得。基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量，所述引导扭矩的积分修正量的表达式为∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt，其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，Tactual表示发动机离合器端当前的实际扭矩，Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，K(Ndiff)的值通过预先标定的方式获得。
在步骤S42中，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩，具体的计算表达式为Tlead＝Tdes+ΔT1+ΔT2，其中，Tlead表示发动机离合器端需求的引导扭矩，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，ΔT1表示所述预修正量，ΔT2表示所述积分修正量。
在步骤S43中，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制，具体是EMS根据发动机离合器端需求的引导扭矩控制发动机的进气量、喷油量和点火角等参数，实现对发动机转速的控制。
步骤S4进行发动机转速同步控制之后，在步骤S5中可以获得发动机当前所达到的转速，基于实际转速与目标转速的偏差不断调整目标扭矩的输出，同时判断当前转速同步需求是否结束，若未结束则需要继续进行转速同步控制，即返回执行步骤S2，直到转速同步需求结束。
图8是本发明提供的转速同步控制方法在下线高怠速工况下的转速表现，图9是本发明提供的转速同步控制方法在TCU转速同步工况下的转速表现，由图8和图9可知，本发明提供的转速同步控制方法达到了良好的控制效果，具有良好的响应速度和稳态性能。
请参考图10，基于同一发明构思，本发明一实施例还提供一种转速同步控制系统，包括：第一判断模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、转速控制模块104、第二判断模块105。
第一判断模块101，用于判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，触发第一计算模块102；
所述第一计算模块102，用于基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
第二计算模块103，用于根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
转速控制模块104，用于基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
第二判断模块105，用于判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，触发所述第一计算模块102。
可选的，所述转速控制模块104基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，具体包括：
S41，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，以及，基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量；
S42，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩；
S43，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制。
可选的，所述第一计算模块102按照以下表达式计算所述目标加速扭矩：
Tdesinertia＝J*f(Ndiff，Nactual)
其中，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩，J表示发动机的转动惯量,Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际发动机转速下的目标角加速度，f(Ndiff，Nactual)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述第一计算模块102按照以下表达式计算发动机离合器端的阻力矩：
Figure BDA0002304832380000161
其中，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，
Figure BDA0002304832380000162
表示发动机的角加速度。
可选的，所述第二计算模块103按照以下表达式计算发动机离合器端的目标需求扭矩：
Tdes＝TLossact+Tdesinertia
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩。
可选的，所述引导扭矩的预修正量为T(Nactual，mifa)；
其中，Nactual表示当前的实际发动机转速，mifa表示驾驶员需求的扭矩值，T(Nactual，mifa)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述引导扭矩的积分修正量为∫(Tdes-Tactual)*K(Ndiff)*dt；
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，Tactual表示发动机离合器端当前的实际扭矩，Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，K(Ndiff)的值通过预先标定的方式获得。
可选的，所述第二计算模块103按照以下表达式计算发动机离合器端需求的引导扭矩：
Tlead＝Tdes+ΔT1+ΔT2
其中，Tlead表示发动机离合器端需求的引导扭矩，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，ΔT1表示所述预修正量，ΔT2表示所述积分修正量。
可以理解的是，所述的转速同步控制系统，第一判断模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、转速控制模块104、第二判断模块105可以合并在一个装置中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个子模块，或者，所述的转速同步控制系统，第一判断模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、转速控制模块104、第二判断模块105中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个功能模块中实现。根据本发明的实施例，所述的转速同步控制系统，第一判断模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、转速控制模块104、第二判断模块105中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，所述的转速同步控制系统，第一判断模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、转速控制模块104、第二判断模块105中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
基于同一发明构思，本发明一实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现本发明一实施例所述的转速同步控制方法。
所述可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备，例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所描述的计算机程序可以从可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收所述计算机程序，并转发该计算机程序，以供存储在各个计算/处理设备中的可读存储介质中。用于执行本发明操作的计算机程序可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。所述计算机程序可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机程序的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序实现。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些程序在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机程序存储在可读存储介质中，这些计算机程序使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有该计算机程序的可读存储介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机程序加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的计算机程序实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统、可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种转速同步控制方法，其特征在于，包括：
S1，判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，执行步骤S2；
S2，基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
S3，根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
S4，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
S5，判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，返回执行步骤S2。
2.如权利要求1所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S4中，基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制，具体包括：
S41，基于当前的实际发动机转速和驾驶员需求的扭矩值，获得引导扭矩的预修正量，以及，基于发动机离合器端的目标需求扭矩与当前的实际扭矩，计算引导扭矩的积分修正量；
S42，根据发动机离合器端的目标需求扭矩、所述预修正量和所述积分修正量，计算发动机离合器端需求的引导扭矩；
S43，基于发动机离合器端需求的引导扭矩进行发动机转速同步控制。
3.如权利要求1或2所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S2中，按照以下表达式计算所述目标加速扭矩：
Tdesinertia＝J*f(Ndiff，Nactual)
其中，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩，J表示发动机的转动惯量,Ndiff表示目标同步转速Nasg与实际发动机转速Nactual的差值，Nactual表示当前的实际发动机转速，f(Ndiff，Nactual)表示不同转速差和实际发动机转速下的目标角加速度，f(Ndiff，Nactual)的值通过预先标定的方式获得。
4.如权利要求1或2所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S2中，按照以下表达式计算发动机离合器端的阻力矩：
Figure FDA0003846705910000011
其中，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，TClutch表示发动机离合器端的实际扭矩值，J表示发动机的转动惯量，n表示发动机的转速，
Figure FDA0003846705910000021
表示发动机的角加速度。
5.如权利要求1或2所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S3中，按照以下表达式计算发动机离合器端的目标需求扭矩：
Tdes＝TLossact+Tdesinertia
其中，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，TLossact表示发动机离合器端的阻力矩，Tdesinertia表示所述目标加速扭矩。
6.如权利要求2所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S41中，所述引导扭矩的预修正量为T(Nactual，mifa)；
其中，Nactual表示当前的实际发动机转速，mifa表示驾驶员需求的扭矩值，T(Nactual，mifa)的值通过预先标定的方式获得。
7.如权利要求2所述的转速同步控制方法，其特征在于，在步骤S42中，按照以下表达式计算发动机离合器端需求的引导扭矩：
Tlead＝Tdes+ΔT1+ΔT2
其中，Tlead表示发动机离合器端需求的引导扭矩，Tdes表示发动机离合器端的目标需求扭矩，ΔT1表示所述预修正量，ΔT2表示所述积分修正量。
8.一种转速同步控制系统，其特征在于，包括：
第一判断模块，用于判断发动机是否具有转速同步需求；如果存在，触发第一计算模块；
所述第一计算模块，用于基于发动机的转动惯量、目标同步转速和当前的实际发动机转速计算目标加速扭矩，以及，基于发动机的转动惯量、发动机离合器端的实际扭矩值和发动机实际角加速度计算发动机离合器端的阻力矩；
第二计算模块，用于根据所述目标加速扭矩和所述发动机离合器端的阻力矩，计算发动机离合器端的目标需求扭矩；
转速控制模块，用于基于发动机离合器端的目标需求扭矩进行发动机转速同步控制；
第二判断模块，用于判断发动机的转速同步需求是否结束；如果是，结束转速同步控制；如果否，触发所述第一计算模块。
9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一处理器执行时能实现权利要求1至7中任一项所述的转速同步控制方法。
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