CN116292876A - 车辆起步控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例揭示了一种车辆起步控制方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取车辆的整车工况信息，整车工况信息包括车辆的油门开度以及油门开度变化率；根据油门开度及其变化率确定车辆起步过程中发动机的目标转速；根据发动机的目标转速、车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立车辆起步阶段过程的动力学模型；根据动力学模型，建立第一离合器和第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；在第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的终端约束下，根据状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略。本申请能够平衡双离合器在起步过程中的磨损量，达到延长双离合总成的使用寿命，减少离合器的接合时间，提高车辆的动力性。
Description
技术领域
本申请涉及车辆起步技术领域，具体涉及一种车辆起步控制车辆起步控制方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质、以及计算机程序产品。
背景技术
车辆的双离合变速箱(Dual Clutch Transmission DCT)起步控制主要是指对离合器结合速度的控制，是DCT研究的核心技术之一，但是在DCT双离合器联合起步控制过程中，现有DCT车辆起步过程控制方法，只采用一个离合器接合起步，则会导致DCT的两个离合器磨损不均匀，从而降低离合器的使用寿命，特别是在起步停车相当频繁的城市工况下。必然造成该离合器比另一个离合器磨损大，使得该双离合器总成中一个离合器提前报废，而另一个还相对完好。这样的结果不仅不利于延长离合器总成的使用寿命，还会造成了资源浪费。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种车辆起步控制车辆起步控制方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种车辆起步控制方法，包括：获取车辆的整车工况信息，所述整车工况信息包括所述车辆的油门开度以及油门开度变化率；根据所述油门开度以及所述油门开度变化率确定所述车辆起步过程中发动机的目标转速；根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步过程的动力学模型；根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，所述根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步阶段的动力学模型，包括：计算所述目标转速和所述第一离合器的转速之间的第一转速差，以及所述目标转速与所述第二离合器的转速之间的第二转速差；获取所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩，以及第二离合器的传递力矩；根据所述第一转速差、所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩、所述第二转速差、所述第二离合器的传递力矩计算等效至所述发动机输出端的转动惯量；根据所述第一转速差、所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩、所述第二转速差、所述第二离合器的传递力矩以及所述车辆的行驶阻力矩计算包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量；基于所述等效至所述发动机输出端的转动惯量和所述包括整车平动质量在内至等效至主减速器输出轴的转动惯量建立所述动力学模型。
根据本申请实施例的一个方面，所述根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型，包括：选取所述发动机输出轴转速、车辆的变速器输出轴转速、发动机输出轴转矩、第一离合器传递转矩、第二离合器传递转矩、第一离合器产生的滑摩功以及第二离合器产生的滑摩功作为状态变量；基于所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型。
根据本申请实施例的一个方面，所述基于所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型，包括：选取所述发动机转矩变化率、第一离合器传递转矩变化率和第二离合器传递转矩变化率作为控制变量；基于所述控制变量、所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型。
根据本申请实施例的一个方面，所述在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略，包括：计算所述第一离合器和所述第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和；获取起步过程中产生的冲击度的约束、所述控制变量的约束、离合器主动端的转速的约束，以得到过程约束；获取在起步过程中的转速同步时刻所述第二离合器的转速传递的约束，离合器主、从动端转速以及加速度的约束，结合所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束以得到终端约束；在所述终端约束和所述过程约束下，以计算得到的所述加权和作为优化目标，对所述状态模型进行调整，得到状态模型；基于所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，所述基于所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略，包括：利用勒让德伪谱法全局插值将所述状态模型转化为非线性规划问题；根据所述非线性规划问题确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，所述利用勒让德伪谱法全局插值将所述状态模型转化为非线性规划问题，包括：将所述状态模型的时域变换为标准时域；通过所述勒让德伪谱法将所述控制模型的状态变量和控制变量在配点处做离散处理；利用勒让德插值多项式逼近状态和控制变量，以将所述控制模型转化为以节点处的状态、控制变量优化为参量的非线性规划问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种车辆起步控制装置，包括：获取模块，用于获取车辆的整车工况信息，所述整车工况信息包括所述车辆的油门开度以及油门开度变化率；第一确定模块，用于根据所述油门开度以及所述油门开度变化率确定所述车辆起步过程中发动机的目标转速；动力学模型建立模块，用于根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步过程的动力学模型；状态模型建立模块，用于根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；第二确定模块，用于在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如前所述的车辆起步控制车辆起步控制方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上所述的车辆起步控制车辆起步控制方法。
根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的车辆起步控制车辆起步控制方法中的步骤。
在本申请的实施例所提供的技术方案中，通过获取车辆的整车工况信息中的车辆的油门开度和油门开度变化率，并根据该车辆的油门开度和油门开度变化率确定该车辆起步过程中的发动机目标转速，并根据发动机的目标转速、车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立该车辆起步过程的动力学模型，并基于该动力学模型建立该车辆第一离合器和第二离合器联合起步控制策略的状态模型，并在第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略，以此，平衡第一离合器和第二离合器在起步过程中的磨损量，达到延长整个双离合总成使用寿命的目的，减少离合器的接合时间，提高车辆的动力性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。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者来讲，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。在附图中：
图1是本申请的一示例性实施例示出的DCT双离合传动系统模型的示意图；
图2是本申请的一示例性实施例示出的车辆起步控制方法的流程图；
图3是图2所示实施例中的步骤S220在一示例性的实施例中的流程图；
图4是图2所示实施例中的步骤S240在一示例性的实施例中的流程图；
图5是图4所示实施例中的步骤S420在一示例性的实施例中的流程图；
图6是图2所示的实施例中步骤S250在一示例性的实施例中的流程图；
图7是图6所示的实施例中步骤S620在一示例性的实施例中的流程图；
图8是图7所示的实施例中步骤S710在一示例性的实施例中的流程图；
图9是本申请一示例性的实施例示出的DCT离合器联合起步过程示意图；
图10是本申请的一示例性实施例示出的车辆起步控制装置的框图；
图11示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
在本申请中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是，双离合变速箱(Dual Clutch Transmission DCT)起步控制主要是指对离合器的结合速度进行控制，是DCT研究的核心技术之一。国内外学者对离合器的接合速度控制策略进行了深入的研究，主要分为现代控制技术和智能控制技术。现代控制技术方向，基于DCT单离合器动力学模型，综合考虑起步过程中的冲击度和滑摩功，并两者加权和作为起步性能指标，引入最优目标泛函，采用极小值原理得出起步阶段离合器最佳结合控制律。智能控制技术方向，利用模糊神经网络智能算法合理优化隶属度函数来识别驾驶员起步意图，根据发动机转矩和离合器转矩等控制变量对起步阶段滑摩功和冲击度的影响，制定了各类模糊推理算法来求解最优起步控制策略。
但在上述所提及的车辆起步过程中DCT双离合控制技术中，都是基于单个离合器的起步控制。在如何合理分配使得两个离合器滑摩功相当的前提下，开展优化起步过程中冲击度和滑摩功的研究工作，建立双离合起步动力学模型，探究起步过程中冲击度和滑摩功的产生机理，分析双离合联合起步过程中离合器的动作规律，以及制定双离合联合起步的控制策略，综合考虑将滑摩功、冲击度和控制变量等的加权和作为性能指标，在反应驾驶员起步意图和两个离合器滑摩功相当的终端约束下，利用Legendre伪谱法全局插值将最优控制问题(Optimal Control Problem,OCP)转化为非线性规划问题(NonlinearProgramming Problem，NLP)进行求解，从而得到双离合器的最优控制轨迹。
图1是本申请的一示例性实施例示出的DCT车辆传动系统模型的示意图，如图1所示，图1中各参数定义如下：Ce—发动机输出轴阻尼(N·m/(rad/s))；θm—发动机输出轴转角(rad)；Ke—发动机输出轴刚度(N·m/rad)；θ1—变速器输入轴转角(rad)；ωe—发动机角速度(rad/s)；ωc1—第一离合器C1从动端角速度(rad/s)；ωc2—第二离合器C2从动端角速度(rad/s)；ω3—主变速器角速度；ωv—半轴角速度；Ie—发动机的转动惯量(kg·m2)；I1—变速器输入轴及轴上部件的转动惯量(kg·m2)；Is—第一离合器C1主动部分及一挡主动齿轮的转动惯量(kg·m2)；Ic—第二离合器C2从动端及连接齿轮的转动惯量(kg·m2)；I2—包括变速器输出轴及其上齿轮的转动惯量(kg·m2)；I3—主变速器和差速器的转动惯量(kg·m2)；Iv—整车质量转动惯量(kg·m2)；Te—发动机输出转矩(N·m)；Tc1—第一离合器C1传递转矩(N·m)；Tm2c1—变速器输出轴传递至第一离合器C1力矩(N·m)；Tc1m2—第一离合器C1传递至变速器输出轴力矩(N·m)；Tm2c2—变速器输出轴传递至第二离合器C2的力矩(N·m)；Tc2m2—第二离合器C2传递至变速器输出轴的力矩(N·m)；Tc2—第二离合器C2传递转矩；Tm3m2—主变速器传递至变速器输出轴的阻力矩(N·m)；Tm2m3—变速器输出轴传递至主变速器的力矩(N·m)；Tf—汽车行驶阻力矩(N·m)；i0—主变速器传动比；i1—一挡传动比；i2—二挡传动比；Cv—半轴等效阻尼(N·m/(rad/s))；Kv—半轴等效刚度(N·m/rad)；θ3—主变速器旋转角度(rad)；θv—驱动轴旋转角度(rad)。
在车辆通过双离合联合起步的过程中，只采用一个离合器接合起步，则会导致DCT的两个离合器磨损不均匀，从而降低离合器的使用寿命，特别是在起步停车较为频繁的城市工况下，容易导致车辆的双离合器中一个离合器比另一个离合器磨损大，使得双离合器总成中一个离合器比另一个离合器提前报废，而另一个离合器还相对完好，在这种情况下缩短了离合器总成的寿命，造成资源的浪费，并一方面缩短了车辆离合器总成的寿命，另一方面可能会影响驾驶安全。
以上所指出的问题在通用的车辆采用DCT联合起步过程中具有普遍适用性。为了解决这些问题，本申请的实施例分别提出了一种车辆起步控制方法、一种车辆起步控制装置、一种电子设备、一种计算机可读存储介质以及一种计算机程序产品，以下将对这些实施例进行详细描述。
请参阅图2，图2是本申请的一示例性实施例示出的车辆起步控制方法的流程图。该方法可以应用于图1所示的车辆传动系统中，应当理解的是，该方法也可以适用于其它的示例性实施环境，并由其它实施环境中的设备具体执行，本实施例不对该方法所适用的实施环境进行限制。
如图2所示，在一示例性的实施例中，车辆起步控制方法至少包括步骤S210至步骤S250，详细介绍如下：
步骤S210，获取车辆的整车工况信息，整车工况信息包括车辆的油门开度以及油门开度变化率。
具体的，在车辆通过DCT在单离合器起步过程中，获取该车辆的起步工况信息，其中，工况信息包括车辆的整车功率需求、油门开度以及油门开度变化率，并结合车辆的油门开度以及油门开度变化率识别出车辆驾驶员的起步意图。其中，根据车辆的油门开度以及油门开度变化变化率确定的车辆驾驶员的起步意图包括缓起步、正常起步以及急起步。
步骤S220，根据油门开度以及油门开度变化率确定车辆起步过程中发动机的目标转速。
具体的，在一些可行的方案中，可以基于车辆的工况信息中的车辆的油门开度以及油门开度变化率通过PID控制算法确定该车辆在起步过程中的发动机的目标转速。
其中需要说明的是，PID即：Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写。顾名思义，PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，它是连续系统中技术最为成熟、应用最为广泛的一种控制算法，该PID控制算法适用于对被控对象模型了解不清楚的场合。实际运行的经验和理论的分析都表明，运用这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能得到比较满意的效果。PID控制的实质就是根据输入的偏差值，按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以控制输出。
步骤S230，根据发动机的目标转速、车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立车辆起步过程的动力学模型。
具体的，车辆的根据上述确定的车辆发动机的目标转速，该车辆DCT双离合总成中的第一离合器和第二离合器的转速建立该车辆的起步过程中的动力学模型。
示例性的，结合模糊神经网络智能算法，以车辆的油门开度以及油门开度变化率作为输入，得到驾驶员的起步意图输出，并将其定义为驾驶员起步意图控制器，该驾驶员起步意图控制器：以车辆的油门开度以及油门开度变化率作为输入，已在车辆启动时，根据车辆工况信息中的油门开度以及有空开度变化率作为输入，并将驾驶员的起步意图作为输出，其中，包括通过车辆的油门踏板的开度以及油门踏板的开度变化率将驾驶员行驶意图对应不要的车辆扭矩需求，从而根据车辆的扭矩需求确定该车辆的目标转速。
步骤S240，根据动力学模型，建立第一离合器和第二离合器的联合起步控制策略的状态模型。
具体的，根据上述步骤S230中建立的动力学模型，建立车辆DCT双离合联合起步过程中的最优控制问题的状态方程，示例性的，可以将DCT双离合中的第一离合器和第二离合器的滑摩功作为状态变量；将发动机转矩变化率，第一离合器传递转矩变化率以及第二离合器传递扭矩变化率作为控制变量，由此建立车辆通过第一离合器和第二离合器联合起步的控制策略的状态模型。
步骤S250，在第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略。
具体的，为了延长车辆的DCT双离合器的使用寿命，在车辆通过双离合起步结束时刻，第一离合器和第二离合器所产生的滑摩功应该大小相当，因此，在DCT双离合器的第一离合器和第二离合器所产生的滑摩功相当约束下，根据上述确定的第一离合器和第二离合器联合起步控制策略的状态模型确定该DCT离合器总成中的第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
在本实施例中，通过车辆工况信息中的油门踏板的开度以及油门踏板的开度变化率，从智能控制技术方向，利用模糊神经网络智能算法合理优化隶属度函数来识别驾驶员起步意图，从而根据驾驶意图确定该车辆发动机的目标转速，从而根据目标转速建立车辆通过DTC双离合联合起步的动力学模型，以及指定双离合器联合起步的控制策略，以此，平衡第一离合器和第二离合器在起步过程中的磨损量，达到延长整个双离合总成使用寿命的目的，减少离合器的接合时间，提高车辆的动力性。
进一步的，基于上述实施例，请参照图3，在本申请所提供的其中一个示例性实施例中，上述根据发动机的目标转速、车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立车辆起步阶段的动力学模型的具体实现过程还可以包括步骤S310至步骤S350，详细介绍如下：
步骤S310，计算目标转速和第一离合器的转速之间的第一转速差，以及目标转速与第二离合器的转速之间的第二转速差；
步骤S320，获取第一离合器传递至变速器输出轴力矩，以及第二离合器的传递力矩；
步骤S330，根据第一转速差、第一离合器传递至变速器输出轴力矩、第二转速差、第二离合器的传递力矩计算等效至发动机输出端的转动惯量；
具体的，通过计算车辆发动机的目标转速ωe和当前第一离合器转速ωc1之间的第一转速差、以及计算车辆发动机的目标转速ωe与当前第二离合器转速ωc2之间的第二转速差；并获取第一离合器传递至变速器的输出力矩Tc1，以及第二离合器的传递力矩Tc2，并根据计算得到的第一转速差、第一离合器传递至变速器输出轴距、第二转速差、第二离合器的传递力矩计算等效至车辆发动机输出端的转动惯量
步骤S340，根据第一转速差、第一离合器传递至变速器输出轴力矩、第二转速差、第二离合器的传递力矩以及车辆的行驶阻力矩计算包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量。
具体的，再进一步的，根据上述计算得到的车辆发动机的目标转速ωe和当前第一离合器转速ωc1之间的第一转速差、第一离合器传递至变速器的输出力矩Tc1以及计算得到的车辆发动机的目标转速ωe与当前第二离合器转速ωc2之间的第二转速差、第二离合器传递至变速器的输出力矩Tc2以及该车辆的行驶过程中产生的行驶阻力Tf计算包括整车平动质量在内等效至车辆主减速器输出轴的转动惯量
步骤S350，基于等效至发动机输出端的转动惯量和包括整车平动质量在内至等效至主减速器输出轴的转动惯量建立动力学模型。
具体的，根据上述步骤S330和步骤S340确定等效至车辆发动机输出端的转动惯量
和包括整车平动质量在内等效至主减速器的转动惯量/>
以此建立该车辆的动力学模型。
示例性的，根据上文中的DCT传动模型，可得到DCT双离合器联合起步阶段的动力学方程：
在本实施例中，在合理分配DCT双离合中两个离合器滑摩功的前提下，建立车辆起步过程中DCT双离合的动力学模型，为DCT车辆起步控制开发过程提供了理论指导，检索了标定工程师的实车标定工作量。
进一步的，基于上述实施例，请参照图4，在本申请所提供的其中一个示例性的实施例中，上述根据动力学模型，建立第一离合器和第二离合器的联合起步控制策略的状态模型的具体实现过程还可以包括步骤S410和步骤S420，详细介绍如下：
步骤S410，选取发动机输出轴转速、车辆的变速器输出轴转速、发动机输出轴转矩、第一离合器传递转矩、第二离合器传递转矩、第一离合器产生的滑摩功以及第二离合器产生的滑摩功作为状态变量；
步骤S420，基于状态变量和动力学模型建立状态模型。
具体的，在本实施例中，将离合器C1、C2的滑摩功分别当作状态变量。所以选取发动机输出轴转速ωe、变速器输出轴转速ωv、发动机输出转矩Te，离合器C1传递转矩Tc1，离合器C2传递转矩Tc2、离合器C1产生的滑摩功Wc1和离合器C2产生的滑摩功Wc2作为状态变量：
x＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7]T＝[ωe,ωv,Te,Tc1,Tc2,Wc1,Wc2]T (2)
进一步的，基于上述实施例，请参照图5，在本申请所提供的其中一个示例性实施例中，上述基于状态变量和动力学模型建立状态模型的具体实现过程还可以包括步骤S510和步骤S520，详细介绍如下：
步骤S510，选取发动机转矩变化率、第一离合器传递转矩变化率和第二离合器传递转矩变化率作为控制变量；
步骤S520，基于控制变量、状态变量和动力学模型建立状态模型。
具体的，在本实施例中，选取发动机转矩变化率
离合器C1传递转矩变化率/>
和离合器C2传递转矩变化率/>
作为控制变量，
进一步的，基于上述实施例中的公式(1)、(2)和(3)可以得到DCT联合起步系统的动力状态方程为：
在本实施例中，通过选取车辆发动机的转动变化率、第一离合器的传递扭矩变化率以及第二离合器传递变化率作为控制变量，并选取车辆发动机的输出轴转速转速、车辆的变速器输出轴转速、车辆的发动机输出轴转矩、第一离合器传递转矩、第二离合器传递转矩、第一离合器产生的滑摩功以及第二离合器所产生的滑摩功作为状态变量，并根据上述状态变量和控制变量建立车辆通过DCT双离合联合起步过程的状态方程，从而提供了起步过程中的理论知道，减少标定工程师车标定工作量。
进一步的，基于上述实施例，请参照图6，在本申请所提供的其中一个示例性的实施例中，上述在第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略的具体过程还可以包括步骤S610至步骤S650，详细介绍如下：
步骤S610，计算第一离合器和第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和。
具体的，在车辆起步过程中的冲击度大小可以反应驾驶舒适性，产生的滑摩功大小可以反应离合器的使用寿命。同时，车辆起步结束的转速同步时刻，离合器的传递转矩由动摩擦力矩转变为静摩擦力矩，所以会产生较大的冲击，故，综合考虑车辆起步过程和车辆起步结束过程，得到以车辆DCT双离合中的第一离合器和第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和作为优化目标。如下所示：
其中，kw为同步时刻冲击度的加权系数；x7为冲击度的加权系数；kjf为滑摩功的加权系数；ku1、ku2、ku3为控制变量加权系数。
步骤S620，获取起步过程中产生的冲击度的约束、控制变量的约束、离合器主动端的转速的约束，以得到过程约束。
具体的，在车辆通过DCT双离合联合起步最优控制问题中的过程约束包括，在起步过程中产生的冲击度要小于所容许的冲击度，以得到在DCT双离合联合起步最优控制问题中对所产生的冲击度的过程约束，用公式表达如下：
同时，对车辆通过DCT双离合联合起步过程中的车辆发动机的转矩变化率、第一离合器的转矩变化率以及第二离合器的转矩变化率也有一定的约束，具体如下：
进一步的，为了防止在起步过程中出现功率循环，需要保证起步过程中离合器主动端的转速不小于离合器从动端转速，所以对离合器的约束如下：
x1-i0i1x2≥0 (8)
并进一步的，可以将此约束过程表示为C2(x1(t),x2(t),t)≤0。
步骤S630，获取在起步过程中的转速同步时刻第二离合器的转速传递的约束，离合器主、从动端转速以及加速度的约束，结合第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束以得到终端约束。
具体的，在获取车辆通过DCT起步过程中的转速同步时刻时，车辆的第二离合器的转速传递的约束，第一离合器以及第二离合器主、从动端转速以及加速度的约束，为了提高车辆起步过程中的驾驶舒适度以及提高DCT双离合总成的使用寿命，对第一离合器和第二离合器所产的滑摩功相当进行约束，综合考虑，上述约束得到该车辆的终端约束。
示例性的，在车辆通过DCT双离合联合起步结束过程，第一离合器和第二离合器所产生的滑摩功大小应该相当，这样才能延长DCT双离合总成的使用寿命，因此，可以得到以下约束：
ΔW＝|Wc1-Wc2|＝|x6(tf)-x7(tf)|≤kΔw|x6(tf)+x7(tf)| (9)
可以将本约束表示为
其中，在式中，ΔW为离合器C1和离合器C2滑摩功之差的绝对值；Wc1、Wc2分别为离合器C1、C2的滑摩功；kΔw为差值系数。
示例性的，在转速同步时刻，若该车辆以1档起步，则此时DCT双离合器总成中的第二离合器的传递转矩为0，即约束过程可体现为：
x5(tf)＝0 (10)
可以将本约束表示为
示例性的，在转速同步时刻，离合器的主、从动端转速相等，并且车辆发动机的目标转速为
即约束表现为：
可以将本约束表示为
示例性的，在转速同步实例，还需要保证离合器主、从动端的加速度也相等，即，约束过程表现为：
(x3(tf)-x4(tf))/Ie＝(i0i1x4(tf)-Tf)/Iv (12)
可以将本约束表示为
综合，基于上述约束，可得到车辆通过DCT双离合联合起步最优控制问题可描述为如下：
步骤S640，在终端约束和过程约束下，以计算得到的加权和作为优化目标，对状态模型进行调整，得到状态模型；
步骤S650，基于状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略。
具体的，在上述得到的终端约束和过程约束条件下，对车辆DCT双离合总成中第一离合器和第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和作为优化的目标，为了车辆在通过DCT双离合联合起步过程中驾驶的舒适性和第一离合器和第二离合器所产生的滑摩功的相当，则根据上述加权和状态模型进行跳转，得到优化后的状态模型。并基于优化后的状态模型得到该DCT双离合总成中第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
在本实施例中，通过基于DCT单离合器动力学模型，综合考虑起步过程中的冲击度和滑摩功，并两者加权和作为起步性能指标，引入最优目标泛函，采用极小值原理得出起步阶段离合器最佳结合控制律，根据发动机转矩和离合器转矩等控制变量对起步阶段滑摩功和冲击度的影响，制定了各类模糊推理算法来求解最优起步控制策略。
进一步的，基于上述实施例，请参照图7，在本申请所提供的其中一个示例性的实施例中，上述基于状态模型确定第一离合器和第二离合器的控制策略的具体实现过程还可以包括步骤S710和步骤S720，详细介绍如下：
步骤S710，利用勒让德伪谱法全局插值将状态模型转化为非线性规划问题；
步骤S720，根据非线性规划问题确定第一离合器和第二离合器的控制策略。
首先需要说明的是，伪谱法一般应用于最优控制领域，伪谱法的优点是可以提供指数函数的收敛速度，并且在一定的误差范围之内，伪谱法能够得到更高的精度。在本实施例中，最优控制问题的目标一般是寻求最优控制规律使指标函数最小。勒让德伪谱方法将状态变量和控制变量在一系列Legendre-Gauss-Lobatto(LGL)点上离散并以这些离散点为节点构造Lagrange插值多项式来逼近状态和控制变量。通过对全局插值多项式求导来近似状态变量对时间的导数,从而将微分方程约束转换为一组代数约束。指标函数中的积分项由Gauss-Lobatto积分计算。终端状态也由初始状态和对右函数的积分获得。经上述变换,可将最优控制问题转化为具有一系列代数约束的参数优化问题即非线性规划问题(NLP),或者说将连续最优控制问题转化为离散非线型规划问题。
即，在本实施例中，利用勒让德伪谱法全局插值将车辆起步过程中的最优状态模型转化为非线性规划问题，并根据已经得到的非线性规划问题确定在该车辆起步过程中DCT双离合中的第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
进一步的，基于上述实施例，请参照图8，在本申请所提供的其中一个示例性的实施例中，上述利用勒让德伪谱法全局插值将最优状态模型转化为非线性规划问题的具体实现过程还可以包括步骤S810至步骤S830，详细介绍如下：
步骤S810，将状态模型的时域变换为标准时域；
步骤S820，通过勒让德伪谱法将控制模型的状态变量和控制变量在配点处做离散处理；
步骤S830，利用勒让德插值多项式逼近状态和控制变量，以将控制模型转化为以节点处的状态、控制变量优化为参量的非线性规划问题。
具体的，将双离合联合起步最优控制问题(13)的时域变换为标准时域。再通过Legendre伪谱法将最优控制问题的状态变量和控制变量在LGL(Legendre-Gauss-Lobatto)配点处做离散处理，并利用Lagrange插值多项式逼近状态和控制变量，从而将状态方程的微分运算和性能函数中的积分运算转化为代数运算，最终将最优控制问题(OCP)转化为以节点处的状态、控制变量为待优化参量的非线性规划问题(NLP)。并选用成熟的稀疏NLP求解器(SNOPT)进行计算，从而求得双离合器联合起步最优控制问题的最优控制规律。
请参照图9，图9是本申请一示例性的实施例示出的车辆通过DCT双离合联合起步过程示意图，如图9所示，图9中，α为油门开度信号，brake为汽车制动力，
为发动机起步时的初始转速，/>
为发动机目标转速，Δω为发动机转速与第一离合器C1从动端转速差值，/>
为发动机目标转速下的目标转矩，Tc1为第一离合器C1的传递转矩，Tc2为第二离合器C2的传递转矩。
在起步准备期t0～t1，发动机转速处于怠速阶段，离合器执行机构快速推动接合轴承，使得离合器快速克服空行程。t1时刻，驾驶员释放制动器，两个离合器均以同等接合速度快速接合，从而克服阻力矩。在t2时刻，即起步过程中半接合点前的滑摩期I结束时刻，第一离合器C1和第二离合器C2共同传递的转矩正好克服阻力矩。在t2时刻，驾驶员踩下油门踏板，进入起步过程中半接合点后的滑摩期II，冲击度和滑摩功主要产生于此阶段，所以本文主要此阶段进行优。根据油门踏板开度及其变化率体现驾驶员的起步意图并确定起步过程中发动机的目标转速"ω"_"e"^"Tar"，发动机转速在满足过程约束的情况下，逐渐增大。第一离合器C1和第二离合器C2在满足冲击度要求以及两个离合器在整个滑摩期II产生的滑摩功相当的终端约束条件下，第一离合器C1转速逐渐增加，而第二离合器C2在到达其分离阈值后逐渐分离。当发动机转速与第一离合器C1转速差值小于"Δω"后，在满足冲击度的要求下，车辆的发动机与第一离合器C1从动端以接近的加速度加速，直至发动机转速与第一离合器C1从动端转速同步，此时第二离合器C2的传递转矩为零。转速同步后，第一离合器C1的压紧力继续上升至第一离合器C1的最大压紧力，此时发动机的转矩保持不变，即图中的t3～t4阶段，随后进入发动机的转矩恢复期，即图中的t4～t5阶段。
图10是本申请的一示例性的实施例示出的车辆起步控制装置的框图，如图10所示，该示例性的车辆起步控制装置1000括：
获取模块1010，用于获取车辆的整车工况信息，整车工况信息包括车辆的油门开度以及油门开度变化率；第一确定模块1020，用于根据油门开度以及油门开度变化率确定车辆起步过程中发动机的目标转速；动力学模型建立模块1030，用于根据发动机的目标转速、车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立车辆起步过程的动力学模型；状态模型建立模块1040，用于根据动力学模型，建立第一离合器和第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；第二确定模块1050，用于在第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据状态模型确定第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，上述动力学模型建立模块1030包括：第一计算单元，用于计算目标转速和第一离合器的转速之间的第一转速差，以及目标转速与第二离合器的转速之间的第二转速差；获取单元，用于获取第一离合器传递至变速器输出轴力矩，以及第二离合器的传递力矩；第二计算单元，用于根据第一转速差、第一离合器传递至变速器输出轴力矩、第二转速差、第二离合器的传递力矩计算等效至发动机输出端的转动惯量；第三计算单元，用于根据第一转速差、第一离合器传递至变速器输出轴力矩、第二转速差、第二离合器的传递力矩以及车辆的行驶阻力矩计算包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量；动力学模型建立单元，用于基于等效至发动机输出端的转动惯量和包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量建立动力学模型。
根据本申请实施例的一个方面，上述状态模型建立模块1040还包括：选取单元，用于选取发动机输出轴转速、车辆的变速器输出轴转速、发动机输出轴转矩、第一离合器传递转矩、第二离合器传递转矩、第一离合器产生的滑摩功以及第二离合器产生的滑摩功作为状态变量；状态模型建立单元，用于基于状态变量和动力学模型建立状态模型。
根据本申请实施例的一个方面，上述状态模块建立单元还用于，选取发动机转矩变化率、第一离合器传递转矩变化率和第二离合器传递转矩变化率作为控制变量；基于控制变量、状态变量和动力学模型建立状态模型。
根据本申请实施例的一个方面，上述第二确定模块1050还包括：第四计算单元，用于计算第一离合器和第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和；过程约束单元，用于获取起步过程中产生的冲击度的约束、控制变量的约束、离合器主动端的转速的约束，以得到过程约束；终端约束单元，用于获取在起步过程中的转速同步时刻第二离合器的转速传递的约束，离合器主、从动端转速以及加速度的约束，结合第一离合器和第二离合器产生的滑摩功相当的约束以得到终端约束；第五计算单元，用于在终端约束和过程约束下，以计算得到的加权和作为优化目标，对状态模型进行调整，得到最优状态模型；确定单元，用于基于最优状态模型确定第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，上述确定单元具体用于，利用勒让德伪谱法全局插值将最优状态模型转化为非线性规划问题；根据非线性规划问题确定第一离合器和第二离合器的最优控制策略。
根据本申请实施例的一个方面，上述确定单元还具体用于，将最优状态模型的时域变换为标准时域；通过勒让德伪谱法将最优控制模型的状态变量和控制变量在配点处做离散处理；利用勒让德插值多项式逼近状态和控制变量，以将最优控制模型转化为以节点处的状态、控制变量优化为参量的非线性规划问题。
需要说明的是，上述实施例所提供的车辆起步控制装置与上述实施例所提供的车辆起步控制方法属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的车辆起步控制装置在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本处也不对此进行限制。
本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得电子设备实现上述各个实施例中提供的车辆起步控制方法。
图11示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图11示出的电子设备的计算机系统1100仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图11所示，计算机系统1100包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)1101，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)1102中的程序或者从储存部分1108加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)1103中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中的方法。在RAM 1103中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1101、ROM 1102以及RAM 1103通过总线1104彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口1105也连接至总线1104。
以下部件连接至I/O接口1105：包括键盘、鼠标等的输入部分1106；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分1107；包括硬盘等的储存部分1108；以及包括诸如LAN(Local AreaNetwork，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1109。通信部分1109经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1110也根据需要连接至I/O接口1105。可拆卸介质1111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分1108。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1101执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操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指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本申请的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前的车辆起步控制方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
本申请的另一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个实施例中提供的车辆起步控制方法。
上述内容，仅为本申请的较佳示例性实施例，并非用于限制本申请的实施方案，本领域普通技术人员根据本申请的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本申请的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种车辆起步控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆的整车工况信息，所述整车工况信息包括所述车辆的油门开度以及油门开度变化率；
根据所述油门开度以及所述油门开度变化率确定所述车辆起步过程中发动机的目标转速；
根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步过程的动力学模型；
根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；
在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步阶段的动力学模型，包括：
计算所述目标转速和所述第一离合器的转速之间的第一转速差，以及所述目标转速与所述第二离合器的转速之间的第二转速差；
获取所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩，以及第二离合器的传递力矩；
根据所述第一转速差、所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩、所述第二转速差、所述第二离合器的传递力矩计算等效至所述发动机输出端的转动惯量；
根据所述第一转速差、所述第一离合器传递至变速器输出轴力矩、所述第二转速差、所述第二离合器的传递力矩以及所述车辆的行驶阻力矩计算包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量；
基于所述等效至所述发动机输出端的转动惯量和所述包括整车平动质量在内等效至主减速器输出轴的转动惯量建立所述动力学模型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型，包括：
选取所述发动机输出轴转速、车辆的变速器输出轴转速、发动机输出轴转矩、第一离合器传递转矩、第二离合器传递转矩、第一离合器产生的滑摩功以及第二离合器产生的滑摩功作为状态变量；
基于所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型，包括：
选取所述发动机转矩变化率、第一离合器传递转矩变化率和第二离合器传递转矩变化率作为控制变量；
基于所述控制变量、所述状态变量和所述动力学模型建立所述状态模型。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略，包括：
计算所述第一离合器和所述第二离合器的滑摩功、冲击度平方、控制变量平方和同步时刻冲击度平方的加权和；
获取起步过程中产生的冲击度的约束、所述控制变量的约束、离合器主动端的转速的约束，以得到过程约束；
获取在起步过程中的转速同步时刻所述第二离合器的转速传递的约束，离合器主、从动端转速以及加速度的约束，结合所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束以得到终端约束；
在所述终端约束和所述过程约束下，以计算得到的所述加权和作为优化目标，对所述状态模型进行调整，得到状态模型；
基于所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略，包括：
利用勒让德伪谱法全局插值将所述状态模型转化为非线性规划问题；
根据所述非线性规划问题确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用勒让德伪谱法全局插值将所述状态模型转化为非线性规划问题，包括：
将所述状态模型的时域变换为标准时域；
通过所述勒让德伪谱法将所述控制模型的状态变量和控制变量在配点处做离散处理；
利用勒让德插值多项式逼近状态和控制变量，以将所述控制模型转化为以节点处的状态、控制变量优化为参量的非线性规划问题。
8.一种车辆起步控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车辆的整车工况信息，所述整车工况信息包括所述车辆的油门开度以及油门开度变化率；
第一确定模块，用于根据所述油门开度以及所述油门开度变化率确定所述车辆起步过程中发动机的目标转速；
动力学模型建立模块，用于根据所述发动机的目标转速、所述车辆的第一离合器以及第二离合器的转速建立所述车辆起步过程的动力学模型；
状态模型建立模块，用于根据所述动力学模型，建立所述第一离合器和所述第二离合器的联合起步控制策略的状态模型；
第二确定模块，用于在所述第一离合器和所述第二离合器产生的滑摩功相当的约束下，根据所述状态模型确定所述第一离合器和所述第二离合器的控制策略。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至7中任一项所述的车辆起步控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的车辆起步控制方法。
Priority Applications (1)
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