電控機(jī)械式自動(dòng)變速器智能換擋策略建模研究

賈丙碩，宋定波，冀永強(qiáng)

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電控機(jī)械式自動(dòng)變速器智能換擋策略建模研究

賈丙碩，宋定波，冀永強(qiáng)

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

AMT不僅符合車輛在運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等基本性能要求，還能克服手動(dòng)變速器換擋控制不當(dāng)帶來(lái)的駕駛、乘坐體驗(yàn)不佳等問(wèn)題。文章主要通過(guò)對(duì)不同行駛路況的變量參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，克服參數(shù)的變化帶來(lái)的差異性，對(duì)其換擋車速進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的智能換擋策略，提高車輛換擋的性能和品質(zhì)。

AMT；換擋規(guī)律；智能策略

1 概論

1.1 研究背景及目的

AMT換擋策略由于其復(fù)雜的技術(shù)特性，仍然有一些技術(shù)沒有達(dá)到最優(yōu)化，需要進(jìn)一步分析研究?；贏MT智能換擋控制品質(zhì)提升研究，使車輛在不同工況下能夠?qū)崟r(shí)的工作在最佳工作擋，提升車輛各項(xiàng)性能，在實(shí)際生活中具有較強(qiáng)實(shí)用價(jià)值。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

Zhisen Zhang等（2013）通過(guò)分析同步的影響因素，研究了同步時(shí)間的變化，在道路試驗(yàn)中條件下使用效率舒適度評(píng)價(jià)進(jìn)一步分析，表明開發(fā)的AMT換擋控制策略是合理的[1]。王飛（2015年）重點(diǎn)研究了AMT的換擋控制品質(zhì)，而且還對(duì)其可靠性、安全性、舒適性等性能提升進(jìn)行研究。陳榮章等（2017）研究了離合器在起步結(jié)合時(shí)的換擋控制規(guī)律，通過(guò)設(shè)計(jì)雙層模糊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為AMT換擋時(shí)的離合器接合提供理論技術(shù)支撐[2]。

2 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器換擋策略研究

2.1 最佳動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律

為了實(shí)現(xiàn)變速及變扭的目的，要對(duì)車輛進(jìn)行換擋。當(dāng)前車輛上大多采用有級(jí)變速器，對(duì)于這種變速器，當(dāng)?shù)缆仿窙r或者車輛負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，如要獲得最佳動(dòng)力性就要合理的變換檔位，使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近[3]。

車輛的最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律目的就是要使車輛盡可能的省油。在此換擋規(guī)律制定過(guò)程中，依據(jù)燃油消耗率作為換擋的根據(jù)，盡量使汽車在低油耗的檔位上行駛。

2.2 基于改進(jìn)型的最小二乘法參數(shù)識(shí)別及最優(yōu)換擋策略制定

車輛在離合器結(jié)合并且沒有駕駛員制動(dòng)操作的情況下，此時(shí)車輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程為：

對(duì)于廣義坡度值和整車質(zhì)量的識(shí)別，將運(yùn)用此改進(jìn)型的最小二乘法進(jìn)行識(shí)別。該過(guò)程中，我們?nèi)∵z忘因子的值為1，廣義坡度值的值為0.8。

3 AMT離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能控制策略

3.1 傳統(tǒng)自適應(yīng)PSD算法

由Marsik等學(xué)者提出的無(wú)需辨識(shí)的自適應(yīng)控制算法，性能指標(biāo)由過(guò)程誤差的幾何特性建立，從而形成自適應(yīng)PSD控制規(guī)律[6]。該方法不需要識(shí)別過(guò)程參數(shù)，只需要在線實(shí)時(shí)檢測(cè)過(guò)程期望輸出和實(shí)際輸出就可以形成自適應(yīng)控制規(guī)律，因而這類自適應(yīng)控制器簡(jiǎn)單性和實(shí)現(xiàn)性得到很大提高。

3.2 單神經(jīng)元自適應(yīng)PSD控制

圖1 單神經(jīng)元PSD控制結(jié)構(gòu)圖

將自適應(yīng)PSD控制算法與單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器結(jié)合起來(lái)，就構(gòu)成了本文使用的單神經(jīng)元自適應(yīng)PSD控制器，其結(jié)構(gòu)如圖3.1所示[7]。

yr為設(shè)定值，y為輸出值，經(jīng)轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)為神經(jīng)元的輸入量x1，x2，x3。

單神經(jīng)元自適應(yīng)PSD控制算法如下：

式中

否則：

上述幾個(gè)式中，

可調(diào)參數(shù)學(xué)習(xí)效率ηi，ηp，ηd能夠影響單神經(jīng)元自適應(yīng)PSD控制算法的運(yùn)行效果，故將通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)所得到的規(guī)律總結(jié)如下：

（1）對(duì)階躍輸入，若被控對(duì)象產(chǎn)生多次正弦衰減現(xiàn)象，應(yīng)減小ηp，其他參數(shù)不變。

（2）若被控對(duì)象上升時(shí)間長(zhǎng)，增大ηi又導(dǎo)致超調(diào)過(guò)大，可適當(dāng)增加ηp，其他參數(shù)不變。

（3）在開始調(diào)整時(shí)，ηd選擇較小值，當(dāng)調(diào)整ηi和ηp，使被控對(duì)象具有良好的特性時(shí)，在逐漸增大ηd，而其他參數(shù)不變，使系統(tǒng)輸出基本無(wú)紋波。

4 總結(jié)與展望

4.1 結(jié)論

汽車智能換擋策略能適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境、駕駛意圖等具體要求。本文對(duì)AMT智能換擋策略特性進(jìn)行了深入分析和研究，取得的如下主要研究成果：

（1）建立AMT的最佳經(jīng)濟(jì)性和最佳動(dòng)力性的基本換擋策略模型，為不同路況下的改進(jìn)型換擋策略的研究奠定了理論依據(jù)。

（2）制定在不同坡道上的換擋策略，實(shí)現(xiàn)了車輛在坡道上AMT智能換擋的最佳性能。

（3）對(duì)離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制算法進(jìn)行研究，從而對(duì)AMT換擋的三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)更好的智能化控制。

4.2 展望

本文中沒有考慮駕駛員類型，而在車輛的實(shí)際操作中，不同性格的駕駛員有著自己的駕駛風(fēng)格，對(duì)于不同的駕駛員而采用相同的換擋模式是不能適應(yīng)不同駕駛員的個(gè)性要求，因而識(shí)別駕駛員的駕駛風(fēng)格進(jìn)而選取適合駕駛員的換擋策略將是未來(lái)的一個(gè)非常關(guān)鍵的發(fā)展技術(shù)趨勢(shì)。

[1] Bourke J, Roper S. AMT adoption and innovation: An investigation of dynamic and complementary effects[J]. Technovation, 2016, 55- 56:42-55.

[2] 王飛.電控機(jī)械式自動(dòng)變速器控制品質(zhì)提升研究及試驗(yàn)[D]. 廣東工業(yè)大學(xué), 2015.

[3] 關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造.第4版[M].機(jī)械工業(yè)出版社, 2016.

[4] 董偉,于秀敏,張友坤.汽車下長(zhǎng)坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)CVT控制策略[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工), 2006, 36(5):650-653.

[5] Ohnishi H, Ishii J, Kayano M, et al. A study on road slope estima -tion for automatic transmission control[J].Jsae Review, 2000, 21(2): 235-240.

[6] 梁景凱,曲延濱.智能控制技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2016.

[7] 謝瑩.基于Petri網(wǎng)和Stateflow的柔性制造系統(tǒng)仿真[D].西南交通大學(xué).2003.

Research on Intelligent Gear Shift Strategy Modeling of AMT

Jia Bingshuo, Song Dingbo, Ji Yongqiang

( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi'an 710064 )

AMT not only meets the basic performance requirements of the economy and power of the vehicle during operation, but also overcomes the problems of poor driving and riding experience caused by improper shifting of the manual transmission. This paper mainly recognizes the variable parameters of different driving road conditions, overcomes the difference caused by the change of parameters, and corrects the shifting speed of the vehicle to realize the intelligent shifting strategy of the electronically controlled mechanical automatic transmission and improve the shifting of the vehicle. Performance and quality.

AMT; shifting rules; intelligent strategy

A

1671-7988(2019)03-51-03

U462

A

1671-7988(2019)03-51-03

U462

賈丙碩（1993-），男，長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院碩士研究生，車輛工程專業(yè)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.014