汽車DCT智能控制及電控單元虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、雙離合式自動(dòng)變速器從根本上解決了機(jī)械式自動(dòng)變速器換擋動(dòng)力中斷帶來的問題，具有傳動(dòng)效率高、成本低、經(jīng)濟(jì)性和舒適性好的特點(diǎn)，但也導(dǎo)致了控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的單輸入輸出經(jīng)典控制理論很難滿足DCT控制的要求。采用先進(jìn)智能控制理論與技術(shù)來改進(jìn)和完善DCT控制性能已經(jīng)成為智能化車輛自動(dòng)變速技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。利用傳統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)電控單元進(jìn)行全面綜合的測試的傳統(tǒng)方法，由于人力物力耗費(fèi)大，開發(fā)周期長，環(huán)境不穩(wěn)定、可重復(fù)性差等缺點(diǎn)，已難以適應(yīng)電控系統(tǒng)

2、智能化、快速升級(jí)化的需求。利用虛擬試驗(yàn)技術(shù)，可以開發(fā)出能夠進(jìn)行DCT電控單元ECU調(diào)試、檢測及性能評(píng)估的虛擬環(huán)境，這對(duì)于高效、智能、低成本的進(jìn)行DCT電控單元的開發(fā)和研制起到相當(dāng)重要的作用。本文結(jié)合國家863高科技發(fā)展項(xiàng)目和重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目重點(diǎn)進(jìn)行了汽車DCT智能控制及電控單元虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)的研究。論文所做的主要工作和取得的成果有：
　　 ①全面綜述了DCT控制系統(tǒng)及其試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展歷史和國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，指出了目前DCT控

3、制技術(shù)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，重點(diǎn)分析了起步控制策略、換擋規(guī)律、換擋過程控制策略、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制算法的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)，詳細(xì)的介紹了汽車電控單元試驗(yàn)研發(fā)步驟及平臺(tái)，明確了論文的主要研究內(nèi)容。
　　 ②在系統(tǒng)分析DCT離合器的扭矩傳遞機(jī)理基礎(chǔ)上，研究了不同工作狀態(tài)及過渡過程中扭矩傳遞動(dòng)態(tài)特性，建立了DCT傳動(dòng)系統(tǒng)典型運(yùn)行工況下的動(dòng)力學(xué)微分方程。研究了對(duì)DCT性能有重大影響的電子節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)和干式自動(dòng)離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性，建立了節(jié)氣門

4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)模型。依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究了支持向量機(jī)的核函數(shù)、損失函數(shù)及懲罰參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)模型系統(tǒng)辨識(shí)精度的影響，確定了各參數(shù)對(duì)模型精度影響的順序，獲得了使支持向量機(jī)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)精度達(dá)到最優(yōu)時(shí)各參數(shù)的取值，建立了比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更高的辨識(shí)精度和更小誤差的發(fā)動(dòng)機(jī)支持向量機(jī)模型。
　　 ③DCT智能控制體系結(jié)構(gòu)研究。進(jìn)行了DCT電機(jī)、傳感器等硬件的選型，設(shè)計(jì)了電控單元及接口的整體硬件電路。研究了基于分層遞階

5、智能控制的DCT控制系統(tǒng)，提出了基于感知層、控制層和執(zhí)行層的DCT三層遞階智能控制結(jié)構(gòu)。定義了各層的目標(biāo)，指明了各層之間的任務(wù)、要求、關(guān)系以及精度。詳細(xì)地分析了基于野點(diǎn)剔除、數(shù)字濾波、測量算法三步法構(gòu)成的DCT感知層的傳感器信號(hào)軟處理算法。解決了DCT運(yùn)動(dòng)控制、規(guī)劃控制及數(shù)據(jù)處理的協(xié)調(diào)合作問題，為自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了手段。該分層遞階智能控制軟件系統(tǒng)具有較為完善的結(jié)構(gòu)和理論基礎(chǔ)，具有通用與可擴(kuò)展的特性，亦可適應(yīng)于其它變速車輛控制

6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　 ④根據(jù)執(zhí)行層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性、參數(shù)時(shí)變及外部負(fù)載干擾等情況，在保證響應(yīng)能力及魯棒性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于邊界估計(jì)的自適應(yīng)模糊滑模控制器。從理論上分析了滑?？刂茖?duì)系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變及外部干擾的不變性，然后利用模糊控制及補(bǔ)償控制較好地解決了抖振問題。并針對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用李亞普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為DCT控制策略的快速、穩(wěn)定執(zhí)行提供了有力的保障。
　　 ⑤針對(duì)DCT車輛中層智能控制策略的研究

7、。綜合考慮駕駛意圖、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、離合器狀態(tài)、沖擊度、滑摩功等多方因素，基于模糊智能控制方法，提出了駕駛員意圖模糊識(shí)別和離合器接合速度模糊推理的雙層模糊起步智能控制，制定了起步時(shí)離合器的接合模糊控制規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了滿足駕駛意圖下的平穩(wěn)起步。在綜合人一車一環(huán)境整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究了仿人式智能換擋規(guī)律的設(shè)計(jì)方法。實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)，有效地避免特殊環(huán)境路況時(shí)頻繁及意外換擋現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)還可以體現(xiàn)駕駛員意圖，實(shí)現(xiàn)換擋規(guī)律由線到面的跨越，提

8、高整車的燃油性和動(dòng)力性。分析DCT車輛換擋過程特點(diǎn)，以滿足沖擊度和滑摩功為邊界條件，研究并提出了換擋過程兩離合器接合時(shí)序的定量計(jì)算公式，為DCT車輛換擋品質(zhì)的提高提供了理論指導(dǎo)。
　　 ⑥D(zhuǎn)CT電控單元虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)研制與試驗(yàn)分析。利用Matlab/xPC Target、MATLAB/Simulink、Matlab/RTW并結(jié)合三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集卡、微機(jī)、DCT電控單元、路由器等硬件相結(jié)合，研制了具有成本低廉、通用性強(qiáng)、