CN115875445A - 一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法，所述控制系统包括：换挡进程计算模块：在第二有动力降挡被请求时确定第一有动力降挡的换挡进程；离合器控制模块：完成第一有动力降挡，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制；迭代学习控制模块：通过监控换挡进程的超调量，自动调整第一有动力降挡的结合离合器压力和分离离合器压力，降低换挡进程的超调量，提升重叠降档换挡质量。本发明的重叠降挡控制系统和控制方法突破现有技术在换挡时间长、存在空挡换挡感觉、控制鲁棒性差等方面的不足，在保证换挡质量的前提下提高自动变速器降挡响应，改善车辆的动力性。
Description
技术领域
本发明涉及自动变速器控制技术领域，尤其涉及一种提升车辆动力响应的换挡控制方法。具体讲，涉及一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法。
背景技术
针对匹配自动变速器的车辆，挡驾驶员踩下加速踏板以加速车辆时可能触发有动力降挡。如果随后在降挡期间驾驶员进一步踩压加速踏板以增大加速时，则可触发第二有动力降挡。即，当驾驶员快速大幅度踩加速踏板以快速加速车辆时，可以触发连续有动力降挡。
现已开发出了执行连续有动力降挡的顺序换挡控制系统和方法，其先执行第一次有动力降挡，直到第一有动力降挡完成时，才可以执行第二有动力降挡。然而，该策略会增加换挡时间，不利于驾驶员对加速响应的感知。为了缩短执行连续降挡的时间，美国专利US8308611 B2开发了一种执行经空挡的跳跃换挡的控制系统和方法。当变速器控制系统收到执行连续有动力降挡的指令时，快速释放两个分离离合器，使得自动变速器短暂处于空挡。然而，经空挡的跳跃换挡可导致不期望的空挡换挡感觉。美国专利 US 8323150 B2 发明了一种快速的同步时跳跃换挡控制系统和方法，该技术在第一次有动力降档同步时刻开始第二次有动力降档的调速，虽然避免了连续有动力降挡两次换挡之间的换挡延迟和经空挡的跳跃换挡造成的空挡换挡感觉，但换挡时间减少幅度有限，车辆动力响应提升有限。论文（Multi-objective parameter optimization of control profiles forautomatictransmission double-transition shifts）提出了基于优化的方法执行连续降挡，其在一次换挡中同时控制参与连续有动力降挡中的四个受控离合器，通过优化的方法获得四个离合器的控制油压轨迹，但该技术需要重新获取四个受控离合器的控制参数，需要大量的标定工作。同时，自动变速器部件随着时间会发生老化且自动变速器在批量产品间存在差异性，从而导致换挡品质在自动变速器寿命历程内和批量产品间的不一致性和底鲁棒性，然而现有技术美国专利US 8308611、美国专利 US 8323150 B2和论文（Multi-objectiveparameter optimization of control profiles forautomatic transmission double-transition shifts）并未考虑这些因素。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法。具体而言，考虑驾驶员快速大幅度踩加速踏板以快速加速车辆的需求，综合考虑换挡响应和换挡舒适性，提出一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法，所述控制系统和控制方法基于迭代学习控制重叠换挡降挡。
本发明的技术方案具体如下：
一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，所述控制系统基于迭代学习控制重叠换挡降挡，所述控制系统包括：换挡进程计算模块、离合器控制模块和迭代学习控制模块，具体如下：
换挡进程计算模块：所述换挡进程计算模块实时计算换挡进程；
离合器控制模块：所述离合器控制模块完成第一有动力降挡的离合器控制，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制；
迭代学习控制模块：所述迭代学习控制模块，通过监控换挡进程的超调量，自动调整所述第一有动力降挡的的第一结合离合器压力和第一分离离合器压力，降低换挡进程的超调量。
优选地，在所述换挡进程计算模块中，换挡进程的具体计算方法为：
其中，η表示换挡进程，i c 表示当前挡位的速比，i t 表示目标挡位的速比，i表示变速器输入轴转速和输出轴转速的比值，其计算如下式：
其中，ω 1表示变速器输入轴转速，ω 2表示变速器输出轴转速；
基于换挡进程，定义换挡重叠因子γ：
其中，η s 表示第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程。
优选地，在所述离合器控制模块中，完成第一有动力降挡，并且基于第二有动力降挡触发时对应的换挡进程开始对第二有动力降挡进行控制；
其中，第一有动力换挡阶段包含第一充油阶段、第一调速阶段和第一扭矩交换阶段，第二有动力降挡包含第二充油阶段、第二调速阶段和第二扭矩交换阶段。
优选地，在所述第一充油阶段，所述离合器控制模块控制第一分离离合器压力至第一离合器不发生滑摩的最小油压，控制第一结合离合器至第一离合器KP点油压；其中,所述KP点油压表示离合器结合但不传递扭矩的临界点油压；
在所述第一调速阶段，换挡进程开始从0增加；在换挡进程未达到η s时，所述离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器和反馈控制器控制第一分离离合器压力，控制第一结合离合器压力保持在第一离合器KP点油压；当换挡进程达到η s，所述第二调速阶段被触发，导致基于转速的反馈控制器不可用；之后，所述离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第一分离离合器压力，所述离合器控制模块控制第一结合离合器压力保持在第一离合器KP点油压；当第一调速阶段达到第一调速阶段标定时间时，退出第一调速阶段；
在所述第一扭矩交换阶段，所述离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第一分离离合器和第一结合离合器。
优选地，在第二充油阶段，在换挡进程未到达η s前，控制第二分离离合器油压至不发生滑摩的最小油压，控制第二结合离合器至第二结合离合器KP点油压；
在第二调速阶段，离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第二分离离合器压力，离合器控制模块控制第二结合离合器压力保持在第二离合器KP点油压；
在第二扭矩交换阶段，离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制控制第二分离离合器和第二结合离合器。
优选地，在所述迭代学习控制模块中，根据监控的换挡进程超调量，计算第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数，具体为:
其中，
表示第j+1次重叠降挡下第一分离离合器的迭代学习控制参数，/>
表示第j+1次重叠降挡下第一结合离合器的迭代控制参数，/>
表示第j次重叠降挡下第一分离离合器的迭代学习控制参数，/>
表示第j次重叠降挡下第一结合离合器的迭代控制参数，/>
和/>
分别表示计算的第j次重叠降挡下第一分离离合器迭代学习控制步长和第j次重叠降挡下第一结合离合器迭代学习控制步长。
优选地，在所述迭代学习控制模块中，迭代学习控制的具体流程如下：
S1.计算当前换挡过程中的换挡进程的超调量
：
迭代学习控制模块实时计算
和/>
并存储，则换挡进程的超调量定义为
和/>
之间差值的最大值：
其中，
表在时刻t s 和时刻t c之间换挡进程的最大值，/>
表示时刻t c对应的换挡进程的数值，t s 表示第二调速阶段触发的时刻，t c 表示当前时刻，t m 表示/>
对应的时刻，t f 表示第二调速阶段结束的时刻；
S2. 判断换挡进程的超调量
是否大于预定的临界值5%；
S3. 如果是，则离合器迭代学习控制步长按照式（6）计算；如果否，则离合器迭代学习控制步长按照式（7）计算；
S4. 按照式（8）计算第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
；
S5. 存储第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
；
S6. 车辆在相同工况执行第j+1次重叠降挡；
S7. 将第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
作用于第一有动力降档离合器的基础控制参数。
根据所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统的控制方法，所述控制方法基于迭代学习控制重叠换挡降挡，所述控制方法的具体步骤如下：
S1换挡进程计算模块实时计算换挡进程；
S2离合器控制模块完成所述第一有动力降挡，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制；
S3迭代学习控制模块通过监控换挡进程的超调量，计算所述第一结合离合器迭代学习控制参数和第一分离离合器的迭代学习控制参数，并在下次相同工况下触发该重叠换挡时，自动调整所述第一有动力降挡的第一结合离合器控制参数和第一分离离合器控制参数，降低换挡进程的超调量。
本发明相对于现有技术，优点与积极效果在于：
1）通过重叠两次离合器到离合器的有动力降挡，解决顺序降挡所带来的换挡时间长的问题，从而提高换挡响应性。由于离合器到离合器的有动力降挡的控制参数在单次降挡的控制策略中已完成标定，因此，重叠两次离合器的有动力降挡可减少标定工作量，解决现有技术方案中从头标定四个受控离合器控制参数标定量大的问题。
2）提出了基于迭代学习的离合器控制方法提升换挡舒适性。在两次有动力降挡的重叠区域，由于传感器数量的限制，单次离合器到离合器换挡中基于转速信号的闭环控制不再适用，通过迭代学习监控换挡质量从而实现离合器控制参数的自动调整，从而提升控制方法的鲁棒性，提升换挡质量并保证自动变速器寿命里程内换挡质量的一致性。
3）本发明提出的连续降挡控制系统和控制方法突破现有连续降挡控制策略在换挡时间长、标定工作量大、控制鲁棒性差等方面的不足，提高自动变速器连续降挡响应，从而改善车辆的动力性。
4）基于已完成标定的单次有动力降挡，利用本发明提出的重叠换挡控制系统和控制方法一方面可以减少顺序降挡所带来的换挡时间长的问题，另一方面可以减少针对四个参与控制离合器控制参数的标定工作。
5）本发明提出的迭代学习控制通过监控表征换挡质量的换挡进程超调量，对第一分离离合器和第一结合离合器控制参数进行自动调整，可以提升重叠换挡的换挡舒适性。
6）基于本发明提出的换挡控制算法标定参数少，控制策略简单，易于工程实现。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，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，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明原理的包括控制模块的车辆系统的功能框图。
图2为图1中自动变速器的局部示意图。
图3为图1中控制模块的功能框图。
图4为根据本发明原理的，用于对自动变速器进行重叠降档的方法流程图。
图5为根据现有技术的，在对自动变速器进行换挡时的控制信号和传感器信号变化图一。
图6为根据现有技术的，在对自动变速器进行换挡时的控制信号和传感器信号变化图二。
图7为根据现有技术的，在对自动变速器进行换挡时的控制信号和传感器信号变化图三。
图8为本发明在对自动变速器进行换挡时的控制信号和传感器信号变化图。
图9为本发明中迭代学习控制流程图。
图10为本发明中换挡进程超调量计算示意图。
其中，10-动力系统，11-控制模块，12-油门踏板，13-发动机，14-液力变矩器，15-自动变速器，16-传动系，17-从动轮，18-自动变速器输入轴转速传感器，19-自动变速器输出轴转速传感器，110-换档控制模块，121-油门踏板位置传感器，131-发动机转速传感器，132-节气门，151-齿轮系，152-摩擦元件，153-液压回路，154-液压源，155-变速器流体温度传感器，156-自动变速器输入轴，157-自动变速器输出轴，171-车轮转速传感器，1101-换档类型确定模块，1102-换档阶段确定模块，1103-离合器控制模块，1104-发动机扭矩控制模块，1105-计时器，1106-无动力升档离合器控制子模块，1107-有动力升档离合器控制子模块，1108-无动力降档离合器控制子模块，1109-有动力降档离合器控制子模块，1110-迭代学习控制模块，1111-换挡进程计算模块，1511、1512、1513-行星齿轮组，1514、1515、1516-定轴齿轮，1517、1518、1519-太阳轮，1520、1521、1522-行星架，1523、1524、1525-行星齿轮，1526、1527、1528-齿轮，1529、1530、1531、1532、1533-离合器，500、502、504、506、600、602、604、700、702、704、706、801、802、803、804-离合器控制油压信号，510-传感器信号，514-时刻514，516-时刻516，518-时刻518，520-时刻520，610-时刻610，612-时刻612，614-时刻614，710-时刻710，712-时刻712，714-时刻714，716-时刻716，805-换挡进程，806-自动变速器输入轴转速，807-时刻807，808-时刻808，809-时刻809，810-时刻810，811-时刻811，812-时刻812，813-时刻813，814-时刻814。
具体实施方式
为能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提出的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，所述控制系统基于迭代学习控制重叠换挡降挡，所述控制系统包括三部分：换挡进程计算模块、离合器控制模块和迭代学习控制模块，具体技术方案如下：
换挡进程计算模块：所述换挡进程计算模块实时计算换挡进程。
离合器控制模块：所述离合器控制模块完成第一有动力降挡，并且当换挡进程达到设定的第二有动力降档被请求时对应的换挡进程时开始对第二有动力降挡进行控制；
迭代学习控制模块：所述迭代学习控制模块，通过监控换挡进程的超调量，自动调整所述第一有动力降挡的的第一结合离合器压力和第一分离离合器压力，降低换挡进程的超调量。
本发明还提出一种所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统的控制方法，所述控制方法基于迭代学习控制重叠换挡降挡，所述控制方法的具体步骤如下：
S1换挡进程计算模块在第二有动力降挡被请求时确定第一有动力降挡的换挡进程；
S2离合器控制模块完成所述第一有动力降挡，并且在设定的所述第一有动力降挡的换挡进程开始对第二有动力降挡进行控制；
S3迭代学习控制模块通过监控换挡进程的超调量，计算所述第一结合离合器迭代学习控制参数和第一分离离合器的迭代学习控制参数，并在下次相同工况下触发该重叠换挡时，自动调整所述第一有动力降挡的第一结合离合器控制参数和第一分离离合器控制参数，降低换挡进程的超调量。
其中，在换挡进程计算模块中，换挡进程的具体计算方法为：
其中，η表示换挡进程，i c 表示当前挡位的速比，i t 表示目标挡位的速比，i表示变速器输入轴转速和输出轴转速的比值：
其中，ω 1表示变速器输入轴转速，ω 2表示变速器输出轴转速。
基于换挡进程，定义换挡重叠因子γ：
其中，η s 表示第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程。由式（3）可以看出，重叠因子γ越大对应的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程η s 越小，表示第二有动力降挡越早被请求。一般的，控制系统根据实际换挡时间需求设定重叠因子，之后控制系统根据设定的重叠因子基于式（3）反算第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程η s ，即η s =100%-γ。如，设定的重叠因子为30%，则控制系统将在换挡进程为70%时请求第二有动力降档。
在离合器控制模块中，完成第一有动力降挡，并且基于第二有动力降挡触发时对应的换挡进程开始对第二有动力降挡进行控制。其中，第一有动力换挡阶段包含第一充油阶段、第一调速阶段和第一扭矩交换阶段，第二有动力降挡包含第二充油阶段、第二调速阶段和第二扭矩交换阶段。
在迭代学习控制模块中，迭代学习控制模块通过监控换挡进程的超调量，计算所述第一结合离合器迭代学习控制参数和第一分离离合器的迭代学习控制参数，并在下次相同工况下触发该重叠换挡时，自动调整所述第一有动力降挡的第一结合离合器控制参数和第一分离离合器控制参数，降低换挡进程的超调量。
参照图1，图1展示了根据本发明的示例性车辆系统。车辆系统包括由控制模块11控制的动力系统10。控制模块11从油门踏板12以及下述的观测车辆系统10运行状况的传感器来接收输入信息。动力系统10包括：发动机13、液力变矩器14、自动变速器15、传动系16、以及一个或多个从动轮17。发动机13产生驱动扭矩，该驱动扭矩经液力变矩器14传递给自动变速器15。自动变速器15以按照不同挡位下的传动比将驱动扭矩传递给传动系16，进而驱动从动轮17。
参照图2，自动变速器器15中齿轮系151的一个实例包括三个行星齿轮组1511、1512、1513和三个定轴齿轮1514、1515、1516。行星齿轮组1511、1512、1513包括：相应的太阳轮1517、1518、1519，行星架1520、1521、1522，行星齿轮1523、1524、1525，以及齿圈1526、1527、1528。摩擦元件152包括离合器1529、1530、1531、1532、1533，这些离合器可选择性地接合，从而提供了8个前进传动比（1、2、3、4、5、6、7、8）。156和157分别表示自动变速器15的输入轴和输出轴。下表1总结了用于各前进传动比的摩擦元件的接合状态。
表1
在上表中，“X”表示离合器被接合以用于形成该挡位下的传动比。通过使一个或多个接合的离合器分离（这些离合器被称作分离（off-going）离合器），同时使一个或多个分离的离合器接合（这些离合器被称作接合（on-coming）离合器），从而实现从一个传动比到另一个传动比的换档。
控制模块11基于油门踏板12接收到的驾驶员输入和观测车辆系统10运行状况的传感器的采集信息来控制发动机13和自动变速器15的运行。控制模块11包括换挡控制模块110，换档控制模块110在有动力降档（即，当压下油门踏板12时发生的降档）期间控制用于分离和接合离合器的离合器控制压力。换档控制模块110通过把指示了期望的离合器控制压力的控信号输出给液压回路153来控制离合器控制压力。如下面更详细的描述，换档控制模块110基于运行状况来控制离合器控制压力。运行状况可包括自动变速器输入轴转速、发动机扭矩、自动变速器温度、车辆速度等。
可用各种方法确定输入轴转速。作为一个实例，自动变速器输入轴转速传感器18可测量自动变速器输入轴156的旋转速度。
变速器温度是对离合器应用腔内的流体温度的估计值。可用各种方法确定变速器温度。作为一个例子，可基于由液压源154所供应的流体的温度来确定变速器温度。变速器流体温度传感器155可感测该流体的温度。
车辆速度是车辆系统10的线速度。可基于从动轮17的旋转速度来确定车辆速度。车轮转速传感器171可测定从动轮17的旋转速度。
换档控制模块110还基于油门踏板位置传感器121和自动变速器输入轴转速传感器18来控制离合器控制压力。
当油门踏板位置传感器121指示驾驶员已踩下油门踏板12时，换档控制模块110可执行有动力降档。当驾驶员开始踩下油门踏板12时，换档控制模块110可开始第一有动力降档；并且当驾驶员进一步踩下油门踏板12时，换档控制模块110可开始第二有动力降档。当这种情况发生时，换档控制模块110在第一有动力降档结束之前开始第二有动力降档，从而缩短换挡时间。换档控制模块110在第一有动力降档的同步之时或者在此之前开始第二有动力降档。在这种情况下，换档控制模块110以这种方式执行本发明提出的重叠降档控制系统和控制方法。
参照图3，换档控制模块110包括：换档类型确定模块1101、换档阶段确定模块1102、离合器控制模块1103、和发动机扭矩控制模块1104。换档类型确定模块1101与发动机转速传感器131、车轮转速传感器171进行通信，并且基于节气门位置和车辆速度确定换档类型。
例如，当命令的传动比大于已获得的传动比时，可执行降档。降档可以是有动力降档，或者是无动力降档。当踩压油门踏板12并且打开节气门132使车辆加速时，可发生有动力降档。当释放油门踏板12并且车辆正在惯性滑行和减速时，可发生无动力降档。当命令的传动比小于已获得的传动比时，可执行升档。升档可以是有动力升档，或者是无动力升档。当已踩压油门踏板12且已打开节气门132，并且在踩压油门踏板12后车辆速度已增加时，可发生有动力升档。当车辆速度已经增加后油门踏板12被释放时，可发生无动力升档。
换档阶段确定模块1102包括计时器1105和换挡进程计算模块1111，计时器1105在换档开始时被启用。换档阶段确定模块1102基于由计时器1105测量的换档持续时间和/或由自动变速器输入轴转速传感器18检测的自动变速器输入轴转速来确定换档的阶段，换挡进程计算模块1111基于自动变速器输入轴转速传感器18检测的自动变速器输入轴转速和自动变速器输出轴转速传感器19检测的自动变速器输出轴转速实时计算换挡进程。
离合器控制模块1103可以包括与不同换档类型相对应的许多离合器控制子模块，所述离合器控制子模块包含已标定好的用于控制单次换挡（如8至4）离合器的前馈控制器和反馈控制器。例如，离合器控制模块1103可以包括无动力升档离合器控制子模块1106、有动力升档离合器控制子模块1107、无动力降档离合器控制子模块1108、有动力降档离合器控制子模块1109、迭代学习控制模块1110。离合器控制模块1103基于由换档类型确定模块1101所确定的换档类型来选择离合器控制子模块。所选的离合器控制子模块控制自动变速器15以执行换档。所选的离合器控制子模块执行换档的方式取决于从换档阶段确定模块1102中接收的换档阶段和换挡进程，如以下更详细的描述。
参照图4，在执行第一有动力降档期间，当换档类型确定模块1101指示第二有动力降档被请求时，离合器控制模块1103执行重叠降档。如图4所示，离合器控制模块1103可按照下述的方法执行重叠降档。所述离合器控制模块执行所述第一有动力降挡，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制，当所述第一有动力降挡和所述第二有动力降挡各个换挡阶段均完成时，完成重叠降档的控制。在第一有动力降挡速度同步前或同步时执行第二有动力降挡，缩短换挡时间，提升换挡的连续性，从而提升车辆的动力响应。
参照图5-图7，对现有技术进行分析：
现参照图5，图中示出了与连续执行两次有动力降档相关联的离合器控制油压信号和自动变速器输入轴转速信号。x-轴代表时间，离合器控制油压信号500、502分别表示第一分离离合器和第一接合离合器。离合器控制油压信号504、506分别表示第二分离离合器和第二结合离合器。传感器信号510指示了测量的自动变速器输入轴转速信号。在时刻514之前，加速器踏板位置信号（未图示）指示了第一有动力降挡被请求。在时刻514，当测量的自动变速器输入轴转速开始增加时，第一有动力降挡开始。在时刻516，当测量的自动变速器输入轴转速增加到等于在第一有动力降挡的命令传动比时所估计的自动变速器输入轴转速时（未图示），第一有动力降挡在第一同步时刻（即，第一有动力降挡同步的时间）结束。在第一同步时刻后以及在时刻516之后，完全释放第一分离离合器并且完全应用第一接合离合器。在第一接合离合器被完全应用后并且在时刻518之前，开始释放第二分离离合器，并且开始应用第二接合离合器。在时刻518，当测量的自动变速器输入轴转速开始增加时，第二换档开始。因此，在第一换档与第二换档之间存在延迟，从而增加了用于所述两次换档所需的时间。此外，在此延迟期间车辆加速度增大，导致驾驶员觉察成两次明显不同的换档。在时刻520，第二换档在测量的自动变速器输入轴转速增加到在第二换档的命令传动比情况下的估计自动变速器输入轴转速（未图示）时结束。
参照图6，图中示出了用于经空档的跳跃换档的离合器控制油压信号和自动变速器输入轴转速信号，该发明将在整个换挡过程中同时控制第一、第二分离离合器和第一、第二结合离合器。离合器控制油压信号600、602控制第一、第二分离离合器。离合器控制油压信号604控制第一、第二接合离合器。在时刻610，有动力降档8至3被请求。在时刻612，当测量的自动变速器输入轴转速开始增加时，有动力降档8至3开始。在时刻614，有动力降档8至3被同步。
如上述表中所示并参照图2，所述自动变速器的8至3换档会需要释放两个离合器（1529、1531）并且应用两个离合器（1530、1533）。因此，8至3换档通常伴有2个连续（以8至4和4-3为例）的降档，如图5中所示。经空档的跳跃换档使得在自动变速器的单一换档中能够释放和应用两个离合器。然而，经空档的跳跃换档可导致不期望的空档换档感觉。
参照图7，图中示出了用于经空档的跳跃换档的离合器控制油压信号和自动变速器输入轴转速信号。离合器控制油压信号700控制第一有动力降挡（换8至4）的第一分离离合器。离合器控制油压信号702控制第一有动力降挡（换8至4）第一接合离合器，该离合器转变成第二有动力降挡（4至3）的第二保持离合器。离合器控制油压信号704控制第一有动力降挡（换8至4）的第一保持离合器，该离合器转变成第二有动力降挡（4至3）的第二分离离合器。离合器控制油压信号706控制第二换档的第二接合离合器。
在时刻710，当测量的涡轮转速开始增加时，第一有动力降挡开始。在时刻712，请求进行第二有动力降档。在时刻714，当测量的自动变速器输入轴转速等于在第一有动力降挡的命令传动比情况下估计的自动变速器输入轴转速时，第一有动力降挡在第一同步时刻结束。还是在时刻714，当测量的自动变速器输入轴转速经过第一同步时刻继续增加时，第二有动力降挡开始。因此，在这两次换档之间存在零延迟。在时刻716，当测量的自动变速器输入轴转速增加到在第二换档的命令传动比的情况下的估计的自动变速器输入轴转速时，发生第二同步时刻。与图5中所示的两个连续降档相比，在第一换档与第二换档之间为零延迟，在一定程度上缩短了换挡时间。与图6中所示的经空档的跳跃换档相比，避免了不期望的空档换档感觉。然而，该技术只是在第一次换挡同步时刻开始第二次换挡的调速，虽然避免了连续换挡两次换挡之间的换挡延迟，但换挡时间减少幅度有限，车辆动力响应提升有限。
针对图5、图6、图7所示现有技术中存在的问题，本发明提出一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统和控制方法，具体如下：
参照图8，图中示出了用于重叠降挡控制系统和控制方法的离合器控制油压信号、换挡进程信号和自动变速器输入轴转速信号。离合器控制油压信号801控制第一有动力降挡（8至4）的第一结合离合器，离合器控制油压信号802控制第一有动力换挡档（8至4）第一分离离合器。离合器控制油压信号803控制第一有动力降挡（4至3）的第一结合离合器，离合器控制油压信号804控制第一有动力降挡（4至3）第一分离离合器。
在时刻807，离合器控制模块中开始执行第一充油阶段。在时刻808，离合器控制模块控制第一分离离合器压力至第一离合器不发生滑摩的最小油压，控制第一结合离合器至第一离合器KP点油压。其中，KP点油压表示离合器结合但不传递扭矩的临界点油压。
同时在时刻808，离合器控制模块开始执行第一调速阶段，换挡进程805开始从0增加。在换挡进程未达到η s 时，离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器和反馈控制器控制第一分离离合器，控制第一结合离合器的压力保持在第一离合器KP点油压。当换挡进程达到η s ，即在时刻810，第二调速阶段被触发，导致基于转速的反馈控制器不可用。之后，离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第一分离离合器，离合器控制模块控制第一结合离合器保持在第一离合器KP点油压。在时刻811，当第一调速阶段达到第一调速阶段标定时间时，退出第一调速阶段。
同时在时刻811，离合器控制模块开始执行第一扭矩交换阶段，离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制控制第一分离离合器和第一结合离合器。在时刻812，第一结合离合器到达最大控制油压，第一扭矩交换阶段结束，之后第一结合离合器控制油压保持在最大控制油压。
在时刻809，离合器控制模块开始执行第二充油阶段，在换挡进程805未到达η s 前，控制第二分离离合器的油压至不发生滑摩的最小油压，控制第二结合离合器至第二结合离合器KP点油压。
在时刻810，离合器控制模块开始执行第二调速阶段，离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第二分离离合器的压力，离合器控制模块控制第二结合离合器的压力保持在第二离合器KP点油压。在时刻813，当第二调速阶段达到第二调速阶段标定时间时，退出第二调速阶段。
同时，在时刻813，离合器控制模块开始执行第二扭矩交换阶段，离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制控制第二分离离合器和第二结合离合器。在时刻814，第二结合离合器到达最大控制油压，第二扭矩交换阶段结束，之后第二结合离合器控制油压保持在最大控制油压。
如上所述，在时刻808到813之间完成了重叠换挡的调速过程。其中，在时刻810到时刻811之间第一有动力降挡的调速阶段和第二有动力降挡的调速阶段重叠，即在第一有动力降挡的调速阶段结束之前开始第二有动力降档的调速阶段，从而减少换挡时间，实现自动变速器输入轴转速806连续变化，避免了图5中连续换挡导致的换挡延迟，避免了图6中不期望的空档换档感觉，同时相较图7中在第一有动力降档同步时（第一有动力降档调速阶段结束时）开始第二有动力降档（第二有动力降档调速阶段）有效缩短了换挡时间。
如上所述，在时刻810到时刻811之间第一有动力降挡的调速阶段和第二有动力降挡的调速阶段重叠，基于转速的闭环控制不在适用。为此，本发明在离合器压力控制模块中设计了针对重叠降档的迭代学习控制模块1110。
在迭代学习控制模块1110中，根据监控的换挡进程超调量，计算第一分离离合器和第一结合离合器学习控制参数，具体为:
其中，
表示第j+1次重叠降挡下第一分离离合器的迭代学习控制参数，/>
表示第j+1次重叠降挡下第一结合离合器的迭代控制参数，/>
表示第j次重叠降挡下第一分离离合器的迭代学习控制参数，/>
表示第j次重叠降挡下第一结合离合器的迭代控制参数，/>
和/>
分别表示计算的第j次重叠降挡下第一分离离合器迭代学习控制步长和第j次重叠降挡下第一结合离合器迭代学习控制步长。
如图9所示，迭代学习控制的具体流程如下：
S1.如图10所示，计算当前换挡过程中的换挡进程的超调量
：
迭代学习控制模块实时计算
和/>
并存储，则换挡进程的超调量定义为
和/>
之间差值的最大值：
其中，
表示当前时刻t c对应的换挡进程的数值，/>
表在时刻t s 和时刻t c之间换挡进程的最大值，t s 表示第二调速阶段触发的时刻，t c 表示当前时刻，t m 表示/>
对应的时刻，t f 表示第二调速阶段结束的时刻。
S2. 判断换挡进程的超调量
是否大于预定的临界值5%。
S3. 如果是，则离合器迭代学习控制步长按照式（6）计算；如果否，则离合器迭代学习控制步长按照式（7）计算。
S4. 按照式（8）计算第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
。
S5. 存储离第一分离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
。
S6.车辆在相同工况执行第j+1次重叠降挡。
S7.将离合器迭代学习控制参数作用于基础控制参数。基础控制参数指的是重叠换挡中第一、第二分离离合器和第一、第二结合离合器的在单次换挡（8至4和4至3）中已标定好的前馈控制参数和反馈控制参数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，如不同构型与特征参数的设置，可以有多种组合，本发明实施例中仅展示示例参数，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，所述控制系统基于迭代学习控制重叠降挡，所述控制系统包括：换挡进程计算模块、离合器控制模块和迭代学习控制模块，具体如下：
换挡进程计算模块：所述换挡进程计算模块在实时计算换挡进程；
离合器控制模块：所述离合器控制模块完成第一有动力降挡的离合器控制，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制；
迭代学习控制模块：所述迭代学习控制模块，通过监控换挡进程的超调量，自动调整所述第一有动力降挡的第一结合离合器压力和第一分离离合器压力，降低换挡进程的超调量。
2.根据权利要求1所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在所述换挡进程计算模块中，换挡进程的具体计算方法为：
其中，η表示换挡进程，i c 表示当前挡位的速比，i t 表示目标挡位的速比，i表示变速器输入轴转速和输出轴转速的比值，其计算如下式：
其中，ω 1表示变速器输入轴转速，ω 2表示变速器输出轴转速；
基于换挡进程，定义换挡重叠因子γ：
其中，η s 表示第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程。
3.根据权利要求2所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在所述离合器控制模块中，完成第一有动力降挡，并且基于第二有动力降挡触发时对应的换挡进程η s 开始对第二有动力降挡进行控制；
其中，第一有动力换挡阶段包含第一充油阶段、第一调速阶段和第一扭矩交换阶段，第二有动力降挡包含第二充油阶段、第二调速阶段和第二扭矩交换阶段。
4.根据权利要求3所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在所述第一充油阶段，所述离合器控制模块控制第一分离离合器压力至第一分离离合器不发生滑摩的最小油压，控制第一结合离合器至第一结合离合器KP点油压；其中，所述KP点油压表示离合器结合但不传递扭矩的临界点油压；
在所述第一调速阶段，换挡进程开始从0增加；在换挡进程未达到η s 时，所述离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器和反馈控制器控制第一分离离合器压力，控制第一结合离合器压力保持在第一离合器KP点油压；当换挡进程达到η s ，所述第二调速阶段被触发，导致基于转速的用在单次换挡调速阶段的反馈控制器不可用；之后，所述离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第一分离离合器压力，所述离合器控制模块控制第一结合离合器压力保持在第一结合离合器KP点油压；当第一调速阶段达到第一调速阶段标定时间时，退出第一调速阶段；
在所述第一扭矩交换阶段，所述离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第一分离离合器和第一结合离合器。
5.根据权利要求4所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在第二充油阶段，在换挡进程未到达η s 前，控制第二分离离合器油压至不发生滑摩的最小油压，控制第二结合离合器至第二结合离合器KP点油压；
在第二调速阶段，离合器控制模块按照单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第二分离离合器压力，离合器控制模块控制第二结合离合器压力保持在第二离合器KP点油压；
在第二扭矩交换阶段，离合器控制模块基于单次有动力降挡标定好的前馈控制器控制第二分离离合器和第二结合离合器。
6.根据权利要求5所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在所述迭代学习控制模块中，根据监控的换挡进程超调量，计算第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数，具体为:
其中，
表示第j+1次重叠降挡下第一分离离合器的迭代学习控制参数，/>
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分别表示计算的第j次重叠降挡下第一分离离合器迭代学习控制步长和第j次重叠降挡下第一结合离合器迭代学习控制步长。
7.根据权利要求6所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统，其特征在于，在所述迭代学习控制模块中，迭代学习控制的具体流程如下：
S1.计算当前换挡过程中的换挡进程的超调量
：
迭代学习控制模块实时计算
和/>
并存储，则换挡进程的超调量定义为
和/>
之间差值的最大值：
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表在时刻t s 和时刻t c之间换挡进程的最大值，/>
表示时刻t c对应的换挡进程的数值，t s 表示第二调速阶段触发的时刻，t c 表示当前时刻，t m 表示/>
对应的时刻，t f 表示第二调速阶段结束的时刻；
S2. 判断换挡进程的超调量
是否大于预定的临界值5%；
S3. 如果是，则离合器迭代学习控制步长按照式（6）计算；如果否，则离合器迭代学习控制步长按照式（7）计算；
S4. 按照式（8）计算第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和
；
S5. 存储第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
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；
S6. 车辆在相同工况执行第j+1次重叠降挡；
S7. 将第一分离离合器和第一结合离合器迭代学习控制参数
和/>
作用于第一有动力降档离合器的基础控制参数。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种改善车辆动力响应的重叠降挡控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于迭代学习控制重叠换挡降挡，所述控制方法的具体步骤如下：
S1换挡进程计算模块实时计算换挡进程；
S2离合器控制模块完成所述第一有动力降挡，当换挡进程达到设定的第二有动力降挡被请求时对应的换挡进程时，开始对第二有动力降挡离合器进行控制；
S3迭代学习控制模块通过监控换挡进程的超调量，计算所述第一结合离合器迭代学习控制参数和第一分离离合器的迭代学习控制参数，并在下次相同工况下触发该重叠换挡时，自动调整所述第一有动力降挡的第一结合离合器控制参数和第一分离离合器控制参数，降低换挡进程的超调量。
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