CN114857183A - 一种气动离合器控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气动离合器控制方法和装置，涉及自动化控制技术领域，所述方法包括：获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置和所述目标位置的变化率；根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。该方法提高了对离合器的控制精度，在离合器的实际位置在接近目标位置的过程中，降低了实际位置超调的概率。

Description

一种气动离合器控制方法和装置

技术领域

本申请涉及自动化控制技术领域，特别是涉及一种气动离合器控制方法和装置。

背景技术

随着汽车产业的发展，气动离合器在汽车中的应用越来越普遍，气动离合器以气缸作为执行器件，通过控制气缸气流量来控制空气压力，进而传递动力。

目前，气动式离合器的控制方法是根据离合器的实际位置与目标位置(即需求位置)的位置差，调整电磁阀占空比来控制气缸气流量，进而控制实际位置接近目标位置的速度，使得实际位置接近目标位置。

然而上述方法仅根据位置差一个因素控制占空比，控制精度较低。例如，当实际位置与目标位置的位置差较大时，在离合器向目标位置接近的过程中，很容易出现离合器实际位置超调的现象。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种气动离合器控制方法，以提高对离合器的控制精度。

本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请第一方面提供一种气动离合器控制方法，包括：

获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置和所述目标位置的变化率；

根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；

根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；

根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

在一个可能的实现方式中，所述根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，调整所述第一控制参数，得到第二控制参数，包括：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数；

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

在一个可能的实现方式中，所述方法还包括：

获取发动机转速和发动机转速变化率；

所述根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量，包括：

当所述发动机转速大于转速阈值时，若所述发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若所述发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数；

根据所述第三控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

在一个可能的实现方式中，所述离合器的实际位置和所述离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

在一个可能的实现方式中，所述根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数，包括：

将所述实际位置与所述目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

本申请第二方面提供一种气动离合器控制装置，包括：

第一获取单元，用于获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置、所述目标位置的变化率；

第一控制参数确定单元，用于根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；

第二控制参数获得单元，用于根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；

控制单元，用于根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

在一个可能的实现方式中，所述第二控制参数获取单元具体用于：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数；

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

在一个可能的实现方式中，所述装置还包括：

第二获取单元，用于获取发动机转速和发动机转速变化率；

所述控制单元，具体用于：

当所述发动机转速大于转速阈值时，若所述发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若所述发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数；

根据所述第三控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

在一个可能的实现方式中，所述离合器的实际位置和所述离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

在一个可能的实现方式中，所述第一控制参数确定单元具体用于：

将所述实际位置与所述目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请公开的气动离合器控制方法，在根据离合器的实际位置和目标位置的位置差确定的第一控制参数的基础上，根据离合器的实际位置的变化率和目标位置的变化率的差，对第一控制参数进行调整，得到第二控制参数，根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。该方法提高了对离合器的控制精度，在离合器的实际位置在接近目标位置的过程中，降低了实际位置超调的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种气动离合器控制方法流程图；

图2为本申请实施例提供的应用离合器控制方法控制离合器接合或分离的过程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种气动离合器控制装置结构图。

具体实施方式

正如前文描述，目前的气动式离合器的控制方法是根据离合器的实际位置与目标位置(即需求位置)的位置差，调整电磁阀占空比来控制气缸气流量，进而控制实际位置接近目标位置的速度，使得实际位置接近目标位置。

然而上述方法仅根据位置差一个因素控制占空比，控制精度较低。例如，当实际位置与目标位置的位置差较大时，在离合器向目标位置接近的过程中，很容易出现离合器实际位置超调的现象。

气动离合器的工作原理为：电磁阀接通电源后，压缩空气通过导气龙头进入离合器的气缸气室，活塞产生轴向移动，推动摩擦片、中间盘与带轮平面压紧为接合，当电磁阀关闭时气压消失，通过气压来控制气动离合器分离和接合，电磁阀分阀开启为充气，合阀开启为排气，两阀同时打开，且占空比较大时，离合器靠近目标位置的速度较快，否则较慢。

本申请实施例提供一种气动离合器控制方法，该方法可以应用于控制器(例如，ECU)。具体地，控制器获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置和所述目标位置的变化率；根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。该方法通过对控制参数进行进一步调整，提高了对离合器的控制精度，在离合器的实际位置在接近目标位置的过程中，降低了实际位置超调的概率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种气动离合器控制方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

S110、获取离合器的实际位置、实际位置的变化率、离合器的目标位置和目标位置的变化率。

离合器的实际位置可以为活塞轴向运动的当前位置，实际位置的变化率可以为在一段时间内实际位置变化的曲线的斜率的导数。

在一个示例中，离合器的实际位置可以通过位置传感器获取，实际位置的变化率可以由控制器根据离合器的实际位置在一段时间内的变化计算得到，离合器的目标位置可以由控制器根据执行需求设定，并由控制器计算得到目标位置的变化率。

不同规格的离合器因为尺寸不同，位置的标定参数不同，为了使位置标定参数具备可移植性，使用比例的数据形式表征位置标定参数。例如，在电子控制单元中针对20厘米的离合器的位置标定参数，在更换为40厘米的离合器时，仅需要将位置标定参数按比例变换即可，无需重新标定，具备可移植性。

在一些实施例中，离合器的实际位置和离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

以离合器的实际位置用百分比或千分比形式的数据表征为例，离合器的实际位置＝(活塞当前位置-活塞轴向位移最小的位置)/(活塞轴向位移最大的位置-活塞轴向位移最小的位置)×100％。或，离合器的实际位置＝(活塞当前位置-活塞轴向位移最小的位置)/(活塞轴向位移最大的位置-活塞轴向位移最小的位置)×1000‰。其中，活塞当前位置可以通过位置传感器获取。目标位置用百分比或千分比形式的数据表征的方法类似，在此不作赘述。这样使用位置表征更为直观，方便根据位置差确定精度更高的控制参数。

S120、根据实际位置与目标位置的位置差，确定第一控制参数。

在一个示例中，可以预先设定最小位置差对应的控制参数。例如，0.1％的位置差对应1％的占空比。

在一个示例中，位置差可以为离合器的实际位置减目标位置的结果，第一控制参数可以为电磁阀的合阀占空比。

在离合器接合的过程中，当位置差小于0，即离合器得实际位置比目标位置小时(即执行离合器接合过程时)，离合器分阀开启，合阀开启，通过控制合阀占空比来控制气缸的气流量，进而实时控制离合器实际位置(即活塞轴向运动的实际位移)到目标位置的速度；当位置差大于0，即离合器得实际位置比目标位置大时(即执行离合器分离的过程)，离合器分阀关闭，合阀开启，通过控制合阀占空比来控制气缸的气流量，进而实时控制离合器实际位置(即活塞轴向运动的实际位移)到目标位置的速度。当位置差较大时，可以确定一个较大的占空比。

在一些实施例中，S120包括：

将实际位置与目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

PI调节器即比例调节和积分调节，比例调节的作用为使输入的时间差和输出的第一控制参数成比例。例如，当位置差较大时，确定比较大的电磁阀合阀占空比(第一控制参数)。积分调节有利于消除稳态误差。

在一个示例中，为了加快PI调节器反应速度，缩短离合器控制时间，可以增大PI调节器的积分时间常数Kp。

S130、根据实际位置的变化率与目标位置的变化率的变化率差值，对第一控制参数进行调整，得到第二控制参数。

在一些实施例中，S130包括：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数。

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

位置变化率可以表征离合器的实际位置接近目标位置的速度，将实际位置变化率与目标位置变化率的变化率进行对比，以实时调整控制参数，进而调整离合器的实际位置接近目标位置的速度，提高控制精度，以减小离合器实际位置超调的概率。

在一个示例中，当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，确定小于1的第一修正系数，将第一控制参数乘以第一修正系数，得到第二控制参数。根据实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零，确定大于1的第二修正系数，将第一控制参数乘以第二修正系数，得到第二控制参数。第二控制参数可以为调整后的电磁阀的合阀占空比。

本申请实施例在离合器实际位置接近目标位置的速度较快时，减小电磁阀的合阀占空比，减小气缸的气流量，使得实际位置接近目标位置的速度减慢，减小实际位置超调的概率。

S140、根据第二控制参数控制离合器的气缸的进气量。

在一些实施例中，控制方法还包括：

S150、获取发动机转速和发动机转速变化率。

在此基础上，S140包括：

S141、当发动机转速大于转速阈值时，若发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数。

当发动机转速小于或等于转速阈值时，使第三控制参数等于0，即关闭离合器合阀，打开分阀，使离合器分离。

S142、根据第三控制参数控制离合器的气缸的进气量。

本申请实施例根据发动机转速和发动机转速变化率进一步调整控制参数，增强对离合器的控制精度，使离合器实际位置逐渐接近目标位置，以防止超调震荡产生发动机熄火现象。

在一个示例中，当发动机转速大于转速阈值时，若发动机转速变化率大于变化率阈值，第二控制参数乘以小于1的第三修正系数，得到第三控制参数；若发动机转速变化率小于变化率阈值，第二控制参数乘以大于1的第四修正系数，得到第三控制参数。第三控制参数可以为再次调整后的电磁阀的合阀占空比。转速阈值可根据具体情况设定，变化率阈值可根据经验值确定。

本申请实施例提供的一种气动离合器控制方法，在根据离合器的实际位置和目标位置的位置差确定的第一控制参数的基础上，根据离合器的实际位置的变化率和目标位置的变化率的差，对第一控制参数进行调整，得到第二控制参数，根据第二控制参数控制离合器的气缸的进气量。通过对控制参数进行进一步调整，提高了对离合器的控制精度，在离合器的实际位置在接近目标位置的过程中，降低了实际位置超调的概率。

参见图2，该图为本申请实施例提供得应用气动离合器控制方法控制离合器接合或分离的过程示意图，如图2所示，首先，控制器获取离合器实际位置百分比、目标位置百分比；计算离合器实际位置的百分比减离合器目标位置的百分比的结果，得到位置差；将位置差输入PI调节器，确定出一个最初的控制参数，例如，合阀占空比；控制器获取离合器实际位置变化率(也可称实际位移变化率)、目标位置变化率(也可称目标位移变化率)；计算实际位置变化率减目标位置变化率的位置变化率的差值，确定第一个控制参数的修正系数，例如，位置变化率的差值大于0时，修正系数小于1，位置变化率的差值小于0时，修正系数大于1；根据该修正系数对最初的控制参数进行第一次调整，即将最初的控制参数乘修正参数；控制器获取发动机转速，在发动机转速大于转速阈值时，例如，转速阈值可以为500rmp，根据发动机转速变化率得到第二个修正系数，例如，发动机转速变化率大于变化率阈值时，修正系数小于1，发动机转速变化率小于变化率阈值时，修正系数大于1；根据第二个修正系数对第一次调整后的控制参数进行再一次调整，即第一次调整后的控制参数乘以第二个修正系数，得到两次调整后的控制参数；将两次调整后的控制参数输出给离合器的电磁阀，控制离合器的气缸的气流量，进而控制离合器实际位置接近目标位置的速度(即离合器接合的速度)。在发动机转速小于或等于转速阈值时，使第三控制参数等于0，即关闭离合器合阀，打开分阀，使离合器分离。

参考图3，该图为本申请实施例提供得一种气动离合器控制装置结构图，如图3所示，控制装置300包括：

第一获取单元310，用于获取离合器的实际位置、实际位置的变化率、离合器的目标位置、目标位置的变化率；

第一控制参数确定单元320，用于根据实际位置与目标位置的位置差，确定第一控制参数；

第二控制参数获得单元330，用于根据实际位置的变化率与目标位置的变化率的变化率差值，对第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；

控制单元340，用于根据第二控制参数控制离合器的气缸的进气量。

在一些实施例中，第二控制参数获取单元具体用于：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数；

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

在一些实施例中，装置还包括：

第二获取单元，用于获取发动机转速和发动机转速变化率；

控制单元，具体用于：

当发动机转速大于转速阈值时，若发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数；

根据第三控制参数控制离合器的气缸的进气量。

在一些实施例中，离合器的实际位置和离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

在一些实施例中，第一控制参数确定单元具体用于：

将实际位置与目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

本领域技术人员可以理解的是，本申请实施例提供的控制装置还可以实现如本申请实施例提供的控制方法中的其他方法，本申请在此不做赘述。

需要说明的是，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。

还需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，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，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气动离合器控制方法，其特征在于，包括：

获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置和所述目标位置的变化率；

根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；

根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；

根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，调整所述第一控制参数，得到第二控制参数，包括：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数；

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取发动机转速和发动机转速变化率；

所述根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量，包括：

当所述发动机转速大于转速阈值时，若所述发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若所述发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数；

根据所述第三控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离合器的实际位置和所述离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数，包括：

将所述实际位置与所述目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

6.一种气动离合器控制装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取离合器的实际位置、所述实际位置的变化率、所述离合器的目标位置、所述目标位置的变化率；

第一控制参数确定单元，用于根据所述实际位置与所述目标位置的位置差，确定第一控制参数；

第二控制参数获得单元，用于根据所述实际位置的变化率与所述目标位置的变化率的变化率差值，对所述第一控制参数进行调整，得到第二控制参数；

控制单元，用于根据所述第二控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二控制参数获取单元具体用于：

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值大于零时，减小第一控制参数，得到第二控制参数；

当实际位置变化率与目标位置变化率的变化率差值小于零时，增大第一控制参数，得到第二控制参数。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二获取单元，用于获取发动机转速和发动机转速变化率；

所述控制单元，具体用于：

当所述发动机转速大于转速阈值时，若所述发动机转速变化率大于变化率阈值，减小第二控制参数，得到第三控制参数；若所述发动机转速变化率小于变化率阈值，增大第二控制参数，得到第三控制参数；

根据所述第三控制参数控制所述离合器的气缸的进气量。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述离合器的实际位置和所述离合器的目标位置均用百分比或千分比形式的数据表征。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一控制参数确定单元具体用于：

将所述实际位置与所述目标位置的位置差输入PI调节器，确定第一控制参数。

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