論文翻譯：Gearshiftcontrolforautomatedmanualtransmissions.

1、電控機(jī)械自動(dòng)變速器的換擋控制摘要 提出了一個(gè)適用于干式離合器的現(xiàn)代電控機(jī)械自動(dòng)變速器的變速控 制策略。該控制器利用分層方法，通過五個(gè)不同的 AMT 操作階段：已接合、滑摩 分離、同步、開始滑摩、滑摩結(jié)束，而設(shè)計(jì)。這種控制方案由解耦和級(jí)聯(lián)反饋回 路組成；它是基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，離合器速轉(zhuǎn)速的測量值，主、從動(dòng)盤間間隙和傳 遞扭矩的估計(jì)值的。傳動(dòng)系統(tǒng)、干式離合器和受控執(zhí)行器的模型是以某型中型汽 油汽車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的估計(jì)，模型被用于檢查該控制器的有效性。關(guān)鍵詞 電控機(jī)械自動(dòng)變速器，自動(dòng)控制，離合器接合控制，干式離合器、 變速器1 引言具有現(xiàn)代變速器系統(tǒng)的汽車具有高燃油經(jīng)濟(jì)性，低廢氣排放和優(yōu)秀的操縱性。 關(guān)于未

2、來汽車市場的最新研究報(bào)告顯示：在 2010 年，手動(dòng)變速器的產(chǎn)量將減少 50%，而自動(dòng)變速器產(chǎn)量將達(dá)到變速器總產(chǎn)量的 25% 1 2 。在其他的研究中 , 電 控機(jī)械自動(dòng)變速器 （ AMTs ）由于被看作是一種有前景解決方案， 因?yàn)樗鼮閭鹘y(tǒng)（在 歐洲和拉美國家）的手動(dòng)變速系統(tǒng)的改進(jìn)提供了一種廉價(jià)的方案。此外 , AMTs 也 被廣泛應(yīng)用于賽車和作為重新配置元件應(yīng)用于混合動(dòng)力車。電控機(jī)械自動(dòng)變速器的關(guān)鍵操作之一是換擋，更具體來說，是離合器接合。 在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，離合器的功用是柔和地接合兩個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊，飛輪和傳 動(dòng)軸，即在它們以不同的速度旋轉(zhuǎn)的情況下，允許將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩通過動(dòng)力 傳動(dòng)系統(tǒng)

3、傳遞給車輪。離合器接合自動(dòng)化必須滿足一些不同且相互沖突的目標(biāo)： 它應(yīng)該至少獲得與駕駛員手動(dòng)操作所能達(dá)到的相同的水準(zhǔn)（短換擋時(shí)間和舒適性） 并提高排放性能和磨損性能。在離合器接合期間和靜摩擦?xí)r，發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的 轉(zhuǎn)速對舒適性和摩損性能起著重要作用 3 4 。為了實(shí)現(xiàn)離合器自動(dòng)化接合中的幾個(gè)目標(biāo)，幾個(gè)涉及汽車啟動(dòng)操作條件的控 制方法被提了出來：定量反饋理論 5，模型預(yù)測控制策略 6 ，模糊控制 7 ，解耦 控制4和優(yōu)化控制8 ，更進(jìn)一步地在 9中，作者提出了一種特別的接合技術(shù)。換 擋階段離合器接合的相關(guān)問題和解決方案也在本文的考慮中。在10 中，提出了一個(gè)計(jì)算加速和減速過程中所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的分析

4、性程序。在11 中，一種基于模型的反推方法被用于那些沒有同步裝置的電控機(jī)械自動(dòng)變速器的換擋控制設(shè) 計(jì)。在12中，應(yīng)用了一種考慮駕駛員的意圖和可變負(fù)載的神經(jīng) -模糊控制方法。盡管有已大量關(guān)于AMT控制的文獻(xiàn)，有些問題還需要進(jìn)一步調(diào)查：在離合器 接合控制中速度反饋回路的作用，定義一個(gè)在汽車啟動(dòng)和換擋過程都能被應(yīng)用的 控制架構(gòu)，關(guān)于離合器老化的耐用性方案，和離合器特性的不確定性。本文試圖 提出一個(gè)用于電控機(jī)械自動(dòng)變速器換擋和離合器接合的新的控制器進(jìn)而在這一方 面有所貢獻(xiàn)。本文的結(jié)構(gòu)如下：在第二章，介紹動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型，干式離合器和閉環(huán)電動(dòng)液壓執(zhí)行器以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的調(diào)整。在第三章，分析AMT的五個(gè)不同操

5、作階段：已接合，滑摩分離，同步，開始滑摩，滑摩結(jié)束。在第四章，提出一種由分層方 法設(shè)計(jì)的控制器，該控制由解耦和級(jí)聯(lián)反饋回路組成，它是基于離合器轉(zhuǎn)速、發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測量值和分離軸承位置的。這種受控的AMT是在Matlab仿真環(huán)境下模擬的，此環(huán)境中，Simulink的方案所對應(yīng)的階段的AMT和相應(yīng)的控制器是一個(gè) 由Stateflow的有限選擇狀態(tài)機(jī)生成的。在第五章，通過仿真結(jié)果表明該方法的有 效性。在第六章，綜合本文結(jié)果，得出結(jié)論。2建模2.1動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)假設(shè)離合器轉(zhuǎn)速 c與主軸轉(zhuǎn)速"m相等，并且假定主軸為剛性，則可以獲得一個(gè)適用于參數(shù)辨識(shí)和離合器接合控制設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)模型（如圖1所示）

6、o因此,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪和離合器摩擦盤處于滑摩狀態(tài)時(shí)，該傳動(dòng)系統(tǒng)模型可寫為：JcJ eq i g , idJe e 二 T 廠 T c X c)b： =TJXc )-丄氐也九 + Xw 一dd -cigid(1)C22-Tl wA0 =心cwigig d其中J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；3表示轉(zhuǎn)速;T表示轉(zhuǎn)矩；Xc是分離軸承位置；下標(biāo)e，c，t，和w分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器，變速器和車輪。此外，ig是變速器傳動(dòng)比，id是主減速器傳動(dòng)比，Jeq igd二1ig JsJs2，Jr-''id , Js1和Js2是連接到同步器的兩個(gè)摩擦片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Jm是主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Tl表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩，V表示轉(zhuǎn)角，k表示彈

7、性剛度系數(shù)，B表示摩擦系數(shù)。當(dāng)離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 和離合器盤速度；.? c相等。假定e三'c，將 式與（2）式相加，可以得到相應(yīng)的接合模型。欲了解更多詳情，請參閱13。其中一個(gè)更復(fù)雜的模型也已得到，該模 型還考慮了主軸的變形。DriveshaftWheelsSynchronizer圖1動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并考慮主軸為剛性，可以進(jìn)一步獲得一個(gè)簡化模型。假設(shè) 計(jì)算汽車主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，得到以下模型：Je e 二 Tr Tc Xci飛cJ°（ig,ld 妙c =（血）一Tl yHd丿/ 2. 2igid。假定e三，將式與式相加，可以得到相應(yīng)的接合模型。模型（1） （ 4）很好地協(xié)調(diào)

8、了傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)描述和模型復(fù)雜性之間的問題。模型（1） （4）的參數(shù)，已經(jīng)根據(jù)菲亞特STILO 2.4升汽油車的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn) 行了調(diào)整，該車型的參數(shù)為沐煎險(xiǎn)亍曲，id =3.94，從第一到第五檔的傳動(dòng)比分 別為 ig - l3.08,2.23,1.52,1.16,0.91 L ' 'e/'c/'w 和 Te 已經(jīng)以 100 赫茲的采樣頻率獲 得，在測試期間使用了一系列不同加速踏板位置和車速的升檔。離合器轉(zhuǎn)矩由（1）推導(dǎo)估計(jì)得到：A.Tc =Te - Jee其中.-是通過求導(dǎo)獲得的，即經(jīng)過篩選發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量值的變化率。該模型參數(shù)已經(jīng)利用最小二乘法進(jìn)行了確定，并且發(fā)現(xiàn)

9、如下的相應(yīng)結(jié)果：二卜L=°.°°4 kg m2, Jw =133kgL_m2， =295N|_m/ rad /s 及ktw = 6200N|_m/rad。注意到的 Jc與Jeq 的和中，對傳動(dòng)比的依賴可以忽略?？梢宰C實(shí)的是，作為調(diào)研中典型的傳動(dòng)系 統(tǒng)和車型模型，該模型的一階共振頻率響應(yīng)出現(xiàn)在幾赫茲的范圍內(nèi)。2.2干式離合器從物理的角度來看，干式離合器由兩個(gè)摩擦盤（連接到主軸的離合器摩擦盤 和連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪摩擦盤）組成，它們由高摩擦系數(shù)材料覆蓋并有使它們相 互壓緊（離合器接合）或保持它們分開（離合器分離）的機(jī)構(gòu)。在接合階段，離 合器從動(dòng)盤向飛輪摩擦盤移動(dòng)，接觸摩

10、擦直到傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大允許值。分離軸 承位置決定了兩個(gè)摩擦盤之間的壓力，進(jìn)而決定了滑摩階段的扭矩傳遞。 分離軸 承位置相關(guān)的非線性特性.- （.）與通過離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩不易建模。離合器磨 損大大影響了這種特性和扭矩傳遞。離合器的特性還因摩擦系數(shù)對溫度 14和滑 動(dòng)速度的依賴性而受到影響。特別地，摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度的不良變化會(huì)引起傳 動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)自激振動(dòng)。15 16。標(biāo)稱非線性特性（I）已由上述實(shí)驗(yàn)測試得到確定。用通過（7）獲得的離 合器扭矩的估計(jì)值是對應(yīng)信號(hào)I的函數(shù)，得到圖2 （上圖）的點(diǎn)集。離合器扭矩的 絕對值已通過插值曲線得到，同時(shí)得到模擬不同離合器磨損程度時(shí)的變化（曲線a和c），并已用于測

11、試控制器的魯棒性，見圖 2下圖曲線b。注意，磨損狀況改變 了軸承的位置，也改變 ，在這一點(diǎn)當(dāng)兩個(gè)摩擦盤接觸，傳輸?shù)呐ぞ赜闪汩_始變化。圖2由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的點(diǎn)集（上圖）和對應(yīng)于不同磨損時(shí)離合器的絕對滑行速 度特性（下圖）。曲線a :新的離合器。曲線 b:中等磨損。曲線 c：高磨損。2.3離合器執(zhí)行器在AMT中，電控液壓傳動(dòng)制動(dòng)器主要由一個(gè)液壓活塞連接彈簧組組成，彈簧 組用以保證當(dāng)液壓活塞不受力時(shí)保持離合器閉合(見圖3)。該活塞由一個(gè)三通電磁閥控制，它通過液壓回路調(diào)節(jié)油流流向并確定作用于機(jī)械制動(dòng)器上的力。在標(biāo) 準(zhǔn)的商業(yè)應(yīng)用中，電控液壓執(zhí)行器和反饋控制一起被用于分離軸承位置的控制。 通常，還使用進(jìn)一步

12、的內(nèi)部油流控制回路。 通過對文獻(xiàn)17中提到的精細(xì)的制動(dòng)器 模型參數(shù)的比較，我們現(xiàn)在表明，為達(dá)成本文的目的，一階線性系統(tǒng)可以完美的 近似帶有活塞位置反饋回路的執(zhí)行器。圖3 對應(yīng)于離合器接合的液壓傳動(dòng)裝置方案執(zhí)行器模型由一組描述電磁閥閥芯動(dòng)力學(xué)，伺服活塞位置和機(jī)械傳動(dòng)裝置室 壓力變化的方程組組成。閥芯運(yùn)動(dòng)是通過一個(gè)力平衡方程描述的：L_M v yv = Fm I, yv - Foil ：、p, yv _ bv y - Kvyv - Kko(8)其中Mv是閥芯質(zhì)量，yv是閥芯位移，F(xiàn)m螺線管電流I產(chǎn)生的力，bv是摩擦系 數(shù)，Kv是有效彈簧常數(shù)，F(xiàn)ko是由彈簧預(yù)緊力產(chǎn)生的機(jī)械彈簧力。油壓力 Foil伯

13、 努利力，定義為18F VCvWyv ：pcosyv(9)其中是放電系數(shù)，Cv是速度系數(shù)，W是控制端口寬度，I yv是由一個(gè)閥芯位 置多項(xiàng)式函數(shù)二yv =C3yv C2yv C1yv C0R描述的噴射角度，三端口電磁閥的 壓力變化定義為I Pl 一 Pa, forL - Aopened (y >0 )t clutch _openp 二_pA - pT, forA -Topened (y 蘭 0 )t clutch _ close其中Pl是線壓力，Pt是罐內(nèi)壓力，Pa是制動(dòng)器室油壓。油壓 Pa的變化可以表 示為：Pa =EApX VQ yv,p - ApXc(10)其中E是液體體積模量，A

14、p是活塞的橫截面積，Xc是執(zhí)行器的位移（也就是分離 軸承位置），V是最小器室容積（對應(yīng)于Xc=0），Qy vpA）是伺服油流，其計(jì)算 方程如本頁底部方程組所示因篇幅改動(dòng)，摘抄如下：(y° + d /PwJlsign(p)-Gk (Ap ),(d)（人 + d七Sg門（邙）+（y°-d 嚴(yán)wsign(g),(d c y°cd)y d wsign(也p)(yd)其中d是端口的負(fù)遮蓋，是泄露系數(shù)，p是油的密度。液壓執(zhí)行器模型的最后 一個(gè)方程描述了伺服缸活塞的運(yùn)動(dòng)，如下所示：（M p + Me ）Xc = -bp Xc- Fspring （冷）+ ApPA（11）其中琨；

15、和眾分別表示活塞和離合器質(zhì)量，'表示摩擦系數(shù)，匚存氐表示通過靜 態(tài)特實(shí)驗(yàn)得到的膜片彈簧的非線性彈簧力。欲知模型進(jìn)一步詳情，可參見文獻(xiàn)17。此模型需要進(jìn)一步的考慮。首先，一些參數(shù)（例如，體積模量等液壓油參數(shù)） 隨溫度和操作環(huán)境變化而變化。而且，由于管道和液壓腔的存在，一些液壓動(dòng)力 學(xué)現(xiàn)象建模困難。所以模型沒有考慮真實(shí)系統(tǒng)所有的動(dòng)力學(xué)和二階現(xiàn)象，但用該 模型來描述已足夠詳細(xì)，在這個(gè)位置，當(dāng)執(zhí)行器受控于反饋回路時(shí)，對于參數(shù)的 變化和不確定性以及未建模動(dòng)力學(xué)，整體系統(tǒng)具有良好的魯棒性。模型參數(shù)由受控執(zhí)行器的可用實(shí)驗(yàn)參數(shù)推出，它們是：電磁閥流量I和分離軸 承位置xc。伺服缸參數(shù)由反推法得到，電磁

16、閥參數(shù)由最小二乘法推出。結(jié)果見表I。執(zhí)行器運(yùn)作，不可忽略地取決于模型參數(shù)。為突出這一點(diǎn)，該已確定模型在 一個(gè)增加了（ +20%）值的體積模量的開環(huán)控制中進(jìn)行仿真。在圖4的上圖，繪出了（實(shí)線）離合器軸承位置實(shí)驗(yàn)值，并與有相同輸入，但存在參數(shù)擾動(dòng)的值（虛 線）進(jìn)行了比較。而且，在整體接合策略的運(yùn)行中的執(zhí)行器參數(shù)變化，也許與此 有關(guān)。然而，執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)地對于軸承位置裝有本地反饋控制回路，它保證了閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性。為表明這一點(diǎn)，一個(gè)帶有典型調(diào)節(jié)器（比例積分控制器）的位置 反饋控制回路被加裝在已確定的開環(huán)模型。通過考慮名義模型和有擾動(dòng)的模型， 得出了幾組仿真結(jié)果。在圖4的下圖中，顯示了受控系統(tǒng)的輸出值（軸

17、承位置） 兩條曲線分別為名義系統(tǒng)（實(shí)線）和有擾動(dòng)系統(tǒng)TABLE IActlxtor ParamiiTERS, Known (K)(>r devi ified (-uulu】s-usedo匚匸爼q qo弓Par±tmelcrVid ueUnitsKDown/IdcfidfiedK0.750K如1800N -70b IO-0衫1齊70 IO-6m3TE1.7 106PaKPK70k 目/m'K甲0.61K62KCik0.83 io-18l/min - PFl1Ah0.023kg1加2.5 103N - s/ni1Kr2+S5 * IO5N/in1嗚143M1w2.5 103

18、mKd65 IO-mKCa9.3G 10yrad/m3T6-3d 107rad/m2G5.93 104raci/inICo20.95radI圖4，在名義條件和有擾動(dòng)條件下，軸承位置在開環(huán)系統(tǒng)（上圖）和閉環(huán)系統(tǒng)（下圖）中的值。在下圖中，同時(shí)表現(xiàn)的還有由一個(gè)相當(dāng)?shù)囊唤橄到y(tǒng)（點(diǎn)畫線）獲得的位置。（虛線）的數(shù)據(jù)：兩條曲線幾乎重合，同時(shí)，還展現(xiàn)了位置反饋控制帶來的魯棒 性。然而，為評(píng)價(jià)AMT控制策略的運(yùn)行，需要不依賴執(zhí)行器參數(shù)的受控執(zhí)行器的 評(píng)價(jià)模型。以一個(gè)簡單模型代替完整的閉環(huán)執(zhí)行器模型的鑒定程序已被執(zhí)行。此 時(shí)，模型的輸入變成了參考軸承位置，而輸出為實(shí)際軸承位置。就像仿真結(jié)果（點(diǎn) 畫線）在圖4中被證

19、明的那樣，這個(gè)一階線性系統(tǒng)很好地模擬了閉環(huán)執(zhí)行器模型。 這個(gè)等價(jià)模型已被用于換擋仿真。3離合器運(yùn)行各階段為確定AMT運(yùn)行各階段可行的分類，考慮在圖5中展示的，換擋過程中發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器轉(zhuǎn)速信號(hào)?？梢苑殖?個(gè)階段：已接合，滑摩分離，同步，開始滑摩，滑摩結(jié)束（見圖6）。在通常的操作情況下，AMT處于已接合階段，離合器 靜摩擦，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩直接傳入傳動(dòng)系統(tǒng)。來自駕駛員的換擋請求對應(yīng)于離合器啟 動(dòng)開始滑摩的階段：分離軸承的位移下降，同時(shí)離合器摩擦盤開始靠著飛輪摩擦 盤滑轉(zhuǎn)，即使兩旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊的轉(zhuǎn)速已很接近（見圖5）。當(dāng)離合器完全分離，一對新的齒輪可以進(jìn)入嚙合，同時(shí)同步階段開始。離合器盤的轉(zhuǎn)速迅速向?qū)?yīng)

20、于車速 的，通過新傳動(dòng)比傳遞的主軸轉(zhuǎn)速接近（根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)，在這個(gè)短的中斷階段， 車速可以看作是不變的）。在同步階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也開始下降（見圖 5）。一旦新 的齒輪完全進(jìn)入嚙合，離合器摩擦盤必須與飛輪摩擦盤重新連接，滑摩結(jié)束階段 開始。在這個(gè)階段，離合器摩擦盤和飛輪摩擦盤必須以最快的速度接合，也就是 使.的值為：一，在這一點(diǎn)，離合器摩擦盤和飛輪摩擦盤進(jìn)入接合。當(dāng)，AMT處于滑摩結(jié)束階段；在此階段，速度調(diào)節(jié)器在 AMT的整體運(yùn)行中至關(guān)重要。當(dāng)離 合器和飛輪轉(zhuǎn)速相同，它們閉鎖，AMT的新的已接合階段開始。Enns and $p«d Eng.-SUp.open.芝卜 Synchro.Go

21、-to-sip圖5換擋過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器轉(zhuǎn)速信號(hào);5個(gè)階段已標(biāo)出。Pli»e 5: SiTrinit mitted forqu* djfT«rrnr fra m xvrvClutch Uck-upClutch openPh皿 1：IX GvvnMftGear tngagvd圖6AMT不同運(yùn)行階段的有限狀態(tài)圖4換擋控制4.1控制目標(biāo)在一次換擋過程中，由于對駕駛舒適性和發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的直接限制，離合 器接合應(yīng)當(dāng)越快越好。離合器接合過程中的基本限制被稱為不殺條件，例如，它 必須防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。此條件可被方程描述為：妬丸嚴(yán)Vt(12)接合過程中一個(gè)更重要的條件被稱為不倒條件。為

22、避免引起乘員的不舒適， 不平順的，會(huì)引起傳動(dòng)軸機(jī)械振動(dòng)的離合器接合過程應(yīng)當(dāng)被避免。為觀察此現(xiàn)象， 我們首先指出，在接合時(shí)間點(diǎn)，設(shè)為，系統(tǒng)完成兩種狀態(tài)的切換：和.的不同 和相同。該切換存在于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中，而且不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)對激勵(lì)的程度的粗略衡 量已由不連續(xù)鳥()-縄()給出。為簡化計(jì)算此不連續(xù)，我們假設(shè)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩變化是連續(xù)的?，F(xiàn)在，我們將(1)和相加代入=得到閉鎖后的方程：.()=二)-()(13)此處:1(14)由假設(shè)的狀態(tài)和閉鎖是轉(zhuǎn)矩連續(xù)得到:辿尹)=- TcXt)十(15)由此推出人 + Jr:(16)另外，接合平順性在某種程度上與開始靜摩擦?xí)r的滑轉(zhuǎn)角加速度有關(guān)，用這 個(gè)量作為性能標(biāo)準(zhǔn)

23、的量化。圖7滑移階段通常的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。除換擋控制器外，其余部分在其他階段不變。另一個(gè)控制目標(biāo)是在離合器接合過程中造成最小的能量損失，可列方程為：E垃=站誼）兀（上）毗九（17）在我們的近似中，控制目標(biāo)由使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速.和離合器轉(zhuǎn)速.（或者滑轉(zhuǎn)角速度 丿靠近期望參考值來實(shí)現(xiàn)。以下，介紹不同 AMT階段的控制器，從臨界的 開始滑摩階段開始介紹，該階段是汽車起步，例如從靜止起步，中最重要的階段。 控制器的輸入信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器轉(zhuǎn)速的測量值，以及傳遞轉(zhuǎn)矩在滑摩階 段的估計(jì)值。在一個(gè)較低的，只在本文中被理想化建模層級(jí)中，分離軸承位置的 測量值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的估計(jì)值必要的輸入。4.2滑摩結(jié)束控制器在此階段

24、，一對新的齒輪已經(jīng)進(jìn)入嚙合，分離軸承位置到達(dá)一，離合器已開始 向傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩。通常的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示?？紤]到的傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式（1） （4）?？刂破鬏敵鲂盘?hào)是參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和參考分離軸承位置-:-， 由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元給出，它在這里被理想化，例如'<-。參考信號(hào):-由 近似于電控液壓執(zhí)行器的一階系統(tǒng)給出， 該系統(tǒng)已在前面的章節(jié)提出。最后，由 轉(zhuǎn)矩二根據(jù)離合器特性推出。換擋控制器框圖已由圖8給出。控制器實(shí)現(xiàn)前反饋，在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被替 換為對應(yīng)參考信號(hào)后，該前反饋由計(jì)算左邊的（1）得來。關(guān)于離合器速度的閉環(huán) 控制回路提供了參考離合器轉(zhuǎn)矩二-關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和前反饋補(bǔ)償?shù)幕芈罚?/p>

25、提供預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和離合器轉(zhuǎn)矩之間的偏差。通過增加這個(gè)信號(hào)，可以得到被 傳遞的轉(zhuǎn)矩由式（7）估算和參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。C1T嚴(yán)圖8滑移階段換擋控制器框圖Clulch torque estimator TABLE IIGearParameters of the PI ControllersClear51(X051.4420J61363042L2840.53L2050.63IJ2表2基于傳動(dòng)比的比例積分控制器參數(shù)這個(gè)框圖可以被看作是解耦控制器，而且兩個(gè)比例積分控制器和由運(yùn)用式（1） （4）的典型線性輸入輸出控制器設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)而來。更進(jìn)一步地，控制器被設(shè) 計(jì)成（而且在約定運(yùn)行時(shí)間）每一擋都有相同的解耦

26、傳遞矩陣，也就是相同的性 能。通過假設(shè)二和匚的傳遞函數(shù)形式為；+./s,求解出參數(shù)為 =1.9和=25, 分別對于匚和，其成成比例增益見表2。這里介紹對于離合器轉(zhuǎn)矩的內(nèi)部反饋回路，該回路被用來補(bǔ)償固定轉(zhuǎn)矩特性 的不確定性（見圖2）。由于離合器模型T如的非線性，控制器q難以通過分析性 程序設(shè)計(jì)。在這里，：是參數(shù)經(jīng)人工調(diào)整（-.=0.01而-=0.5）的比例積分控 制器。經(jīng)仿真檢測，在不同的二參數(shù)下條件，閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性對系統(tǒng)性能沒有嚴(yán) 重影響。4.3已接合階段控制器在此階段，離合器已完全接合而且發(fā)動(dòng)機(jī)直接向主軸傳遞轉(zhuǎn)矩。傳動(dòng)系統(tǒng)模 型包含式-以及在式和（2）中淹叫的假設(shè)。從離合器完全接合以 后，

27、例如不受控時(shí)，唯一的控制信號(hào)是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元調(diào)控的參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。4.4滑摩分離階段控制器當(dāng)提出新的換擋請求時(shí)，離合器脫離接合是必需的，同時(shí)新的滑動(dòng)階段開始 了。傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式（1）-（4）?？刂破鬏敵鲂盘?hào)是和-。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由圖 8中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路得到。由于舒適性條件（見圖5），信號(hào)3ef連續(xù)。分離軸承參考位置信號(hào)逐漸下降并由開環(huán)選擇。離合器摩擦盤和飛輪摩擦盤完全分 離時(shí)，該階段結(jié)束。4.5同步階段控制器在此階段，離合器摩擦盤和飛輪摩擦盤完全分離即:=0。此階段中，車速設(shè)為連續(xù)，傳動(dòng)系統(tǒng)模型由式（5）和（6）以及、=0組成，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由同步轉(zhuǎn)矩: 替換?？刂破鞣蛛x信號(hào)是參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和

28、參考同步轉(zhuǎn)矩。這些控制信號(hào)可由兩 個(gè)信號(hào)輸入輸出反饋回路得出，該回路由上述經(jīng)典線性系統(tǒng)控制方法設(shè)計(jì)。在預(yù) 期時(shí)間內(nèi)，離合器在轉(zhuǎn)速設(shè)為在一定范圍內(nèi)線性變化，此范圍為從同步階段開始 時(shí)的速度到車輪轉(zhuǎn)速及新傳動(dòng)比對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即:=/（igid）。4.6開始滑摩階段控制器此階段的主要目的為使分離軸承位移值為在這一位置，離合器摩擦盤和飛 輪摩擦盤開始摩擦，轉(zhuǎn)矩傳遞隨之開始。傳動(dòng)系統(tǒng)模型是式（1）（ 4）。當(dāng).<_， 離合器轉(zhuǎn)矩為0 （見圖2）?？刂菩盘?hào)為Teref和xcref。參考發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由與滑移階段中相同控制器得出。分離軸承參考位置Xjef由連續(xù)值一設(shè)置（無離合器轉(zhuǎn)速反饋）。由轉(zhuǎn)矩估計(jì)器和換擋

29、時(shí)恰好開始傳遞轉(zhuǎn)矩的分離軸承位置得出。5仿真結(jié)果仿真結(jié)果是由傳動(dòng)系統(tǒng)模型和各個(gè) AMT階段的控制器在MATLAB環(huán)境下仿 真得到的。不同部分的模型由不同的Simulink框圖實(shí)現(xiàn)，模型部分的不同是由AMT 的階段轉(zhuǎn)換產(chǎn)生；正在運(yùn)行階段對應(yīng)的模型由一個(gè)類似于圖 6的Stateflow有限狀 態(tài)選擇機(jī)選擇。例如，滑移階段和接合階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)狀態(tài)獨(dú)立條件，即-得到，然而一個(gè)外部事件（駕駛員的換擋請求）確定了接合階段到滑動(dòng)階段的轉(zhuǎn) 換。另一個(gè)獨(dú)立事件（_）確定了滑動(dòng)階段和閉鎖階段的轉(zhuǎn)換。不同控制器的 轉(zhuǎn)換由重設(shè)其初始條件而來，以保證轉(zhuǎn)換無干擾。圖9和10是受控AMT按順序連續(xù)升檔的結(jié)果。圖中顯示了發(fā)

30、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，離 合器轉(zhuǎn)速，和它們對應(yīng)的分離軸承位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。特別地，表 仿真測試的指標(biāo)：700600500400200100102040506070B03顯示了一些90120100ao6040202040506070B0010900Tim 甘$圖9離合器中度磨損條件下按順序升檔時(shí)的離合器轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，車速Gearshift碉d7J；(t)|rad/s2N-186002.6287 J1-247570.89170.62-3I32S0,7717223-45760.7S90,74-51170.5158.6表3按順序升檔時(shí)的性能損耗功，換擋時(shí)間，靜摩擦?xí)r的滑轉(zhuǎn)角加速度均在可接受的范圍內(nèi)，而且證明了

31、 已提出的控制策略的有效性。特別處理舒適性，通過設(shè)閉鎖現(xiàn)象有有限的時(shí)間間 隔，式（16）等號(hào)左側(cè)，可被變相解釋為增量比，也可被解釋為離合器靜摩擦?xí)r 角加速度變化率的近似值。重新強(qiáng)調(diào)：滑摩結(jié)束階段的控制器結(jié)構(gòu)可被用于換擋，也可被用于駐車時(shí)離 合器必須靜摩擦?xí)r。圖11展示了控制策略可以保證汽車起步時(shí)離合器的平滑接 合，起步是AMT的最典型使用情況之一。明顯地，分離軸承位移曲線和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩曲線有相似的形狀。這是由于在此階段的大部分時(shí)間中，離合器在近似線性區(qū) 域的，傳遞見圖2的特性轉(zhuǎn)矩區(qū)域工作。而且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化很慢，即：.' .（ ）0 如圖12，已提出的控制器在降擋中同樣有效。對應(yīng)于圖13的第一部分，在滑移階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有一定的超調(diào)量，這是因 為此次仿真的；比之前要大（見圖2的b和c曲線）°通過比較圖10和圖13的閉 鎖階段，類似的考慮合理化了這一事實(shí)：在后