干式双离合器自动变速器起步滑模变结构协调控制及实时优化

基于自主开发的5速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmission, DCT),为充分反映驾驶员意图并改善DCT车辆的起步性能,从系统层面探讨发动机与离合器间的协调控制问题,量化并给出起步过程发动机转速及离合器传递转矩的计算公式。考虑该5速干式DCT物理结构特征,建立4自由度起步动力学方程,并将其简化分别得到2自由度滑摩过程模型和单自由度在挡运行模型。借鉴预测控制思想并采用遗传算法,在线滚动优化确定发动机转速及车速目标跟踪曲线,并设计滑模变结构起步协调控制策略。在Matlab/Simulink软件平台上,对不同驾驶意图DCT车辆的起步性能进行仿真,在自行搭建的DCT电控单元硬件在环仿真试验台架上,对滑模变结构起步协调控制算法进行快速原型试验。仿真及试验结果表明,所设计滑模变结构伺服控制器不仅有效地体现了驾驶员起步意图,提高了DCT车辆起步性能,而且对车辆参数摄动具有较强的鲁棒性,同时可推广用于机械式自动变速器(Automated mechanical transmission, AMT)车辆的起步控制。     

基于发动机恒转速控制的DCT双离合器联合起步研究

建立了DCT车辆双离合器联合起步的数学模型。基于发动机恒转速控制原则,推导了起步过程中离合器传递转矩与冲击度之间的关系,优化了两离合器传递转矩的变化过程。利用PID控制器解决了维持发动机恒转速与离合器接合速度的矛盾,建立了仿真模型进行验证。     

基于滑模变结构的DCT车辆双离合器起步控制研究

对双离合器式自动变速器(DCT)的结构特点进行分析,利用Matlab/Simmechincs建立起步过程中DCT车辆的物理模型。分析车辆起步时发动机输出转矩和发动机转速的变化规律,实现发动机恒转速起步。根据发动机的输出转矩、离合器传递转矩、离合器滑差率以及车辆的阻力矩建立了滑模控制器,控制输出离合器控制油压。制定双离合器同时接合的起步和l挡单离合器结合起步控制策略,在轻载、中载和重载三种工况下对车辆起步进行仿真,从而验证滑模控制器的正确性,并以离合器结合时间、起步平顺性以及离合器滑模功为评价指标。最后,在轻载工况下,将滑模控制器控制双离合器起步与PID控制双离合器轻载进行仿真对比。仿真结果表明,滑模控制器能够实现DCT车辆平稳起步,并且双离合器起步可以缩短起步时间,可以减少单个离合器滑摩功,有利于提高离合器的寿命。     

DCT起步模糊控制研究及仿真分析

探讨了汽车双离合器自动变速器的起步控制技术,以提高汽车起步品质和减小起步离合器片的磨损为原则,提出了基于发动机局部恒转速和起步时采用两个离合器同时参与起步过程并最终只用Ⅰ挡完成起步的起步控制策略,建立了以驾驶员意图和车辆载荷为输入的两离合器接合程度模糊控制器,设计出驾驶员意图、离合器主从动盘的转速差和发动机实际转速与目标转速的差值为输入的离合器接合速度模糊控制器,控制两个离合器分离、接合的时刻与速度。通过对DCT的起步过程仿真分析,并与机械自动变速器AMT的单离合器起步的结果进行了对比。结果表明,采用所设计的起步控制策略能够有效地提高汽车的起步品质。     

干式DCT换挡模糊时间决策及转矩协调控制

基于自主开发的5速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmissions,DCT),为充分反映驾驶员意图并改善不同行驶工况下DCT的换挡品质,从系统层面探讨发动机与双离合器间的转矩协调控制问题,推导换挡过程发动机转速及离合器传递转矩的计算公式。考虑该DCT物理结构特征,建立5自由度换挡动力学方程,简化后分别得到2自由度滑摩阶段模型和单自由度在挡运行模型。根据换挡品质要求量化换挡控制目标,分析换挡过程发动机与离合器的转速和转矩特性,提出模糊换挡时间决策和基于DCT动态模型的转矩协调控制策略。在Matlab/Simulink软件平台上,搭建DCT换挡控制仿真模型,对驾驶员不同意图下DCT的升、降挡过程进行仿真分析,并开展实车转毂试验。仿真及试验结果表明,所提出基于模型的转矩协调控制策略不仅有效体现了驾驶员换挡意图,改善了DCT换挡品质,而且能够较好地适应各种换挡工况,具有较强的鲁棒性。     

干式DCT变速HEV换档过程鲁棒优化控制

针对双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)变速弱混合动力轿车,考虑到起动发电一体化电机(Integrated starter and generator,ISG)转矩响应特性较快、转速/转矩控制精度高等特点,对其介入到换档过程时不同动力源输出转矩和离合器传递转矩协调鲁棒控制问题进行研究。建立体现DCT换档切换过程阶段差异性的动力学模型;考虑转矩相的离合器执行机构的响应能力和惯性相的模型不确定性和外界干扰(转速量测噪声和发动机转矩响应滞后),优化决策了动力源合成转矩;在需求转矩切换阶段,切换发动机转矩至驾驶员需求水平并退出ISG电机;基于系统效率最优对动力源合成转矩进行分配。基于Simulink的仿真试验表明所提出的换档控制策略能有效协调控制动力源转矩,并对模型不确定性和干扰有较强的抑制能力。为进一步验证策略进行的动态台架试验表明,所设计的转矩协调控制策略有效地解决了DCT换档过程中ISG电机、发动机以及双离合器之间的实时转矩协调控制问题,使其具有较好的换档品质。     

双离合器式自动变速器起步的智能控制及性能仿真

在综合考虑驾驶员的起步意图、发动机的运行状态及离合器接合状况的基础上,提出基于模糊智能控制的电作动型双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission, DCT)的起步控制策略。确定了起步控制系统中的各种控制参数,发动机运行状态的控制参数为其实时转速与目标转速的偏差,离合器接合状况的控制参数为其主从动片的转速差与主动片转速的比值,根据加速踏板开度及其变化率的大小,实时识别出驾驶员的起步意图。基于优秀驾驶员的操作经验,制定了驾驶员意图及离合器接合速度的模糊控制规则。从DCT起步过程中离合器的接合速度、冲击度和滑摩功三个方面,分析模糊推理系统中三角型及高斯型隶属度函数的缺点。提出基于均匀设计方法的隶属度函数的优化方法,获得了较佳的隶属度函数组合,利用快速起步、慢速起步、坡道起步及驾驶员意图多变的起步工况验证了所制定控制策略的合理性。     

湿式DCT双离合器联合起步控制建模与仿真

应用平均雷诺方程和粗糙表面弹性接触模型,建立了湿式离合器接合过程动态传递转矩模型。在湿式离合器接合过程动态传递转矩模型的基础上,建立了车辆起步过程中湿式双离合器联合起步动力学模型,并利用Matlab/Simulink仿真平台对模型进行了仿真验证。以20%油门开度起步为例,分别对引入动态传递转矩模型和经典静态转矩模型的湿式双离合器联合起步过程进行了仿真分析,结果表明,引入湿式离合器动态传递转矩模型能够更加真实地表征湿式DCT起步过程中转速、冲击度及滑摩功变化规律。     

双离合器式自动变速器两离合器起步控制与仿真

根据双离合器式自动变速器(Dual clutch transmissions, DCT)独特的结构形式,为了平衡两个离合器的滑磨功,延长离合器的使用寿命,提出DCT两离合器同时参与起步的控制策略.建立两离合器起步动力学模型和离合器转矩控制模型.按照油门开度的大小将DCT起步划分为爬行起步、正常起步和急起步三种模式.以30%油门开度下DCT正常起步为例,根据不同驾驶意图需求以及车辆起步过程冲击度限制,并考虑两离合器同时滑磨时容易形成功率循环问题,制定了离合器C1接合速度的模糊控制策略和离合器C2定接合速度的控制策略.在Matlab/Simulink软件平台上,建立两离合器起步控制仿真模型,进行仿真分析并与单离合器起步仿真结果进行对比.结果表明,两离合器起步控制策略充分发挥了DCT的结构优势,验证了两离合器起步控制对平衡两离合器滑磨功的有效性.     

基于模糊推理的纯电动汽车起步意图辨识

对纯电动汽车起步过程进行了动力学分析,基于模糊控制理论设计了驾驶员意图双模糊辨识系统,通过辨识系统推理出符合驾驶员起步意图的起步目标转矩控制驱动电机,实现车辆起步。仿真结果表明,驾驶员意图双模糊辨识系统可以准确辨识出驾驶员的起步意图并量化输出起步目标转矩,该起步意图辨识系统与目标样车相比具有更好的起步动力性且冲击度更小,可以满足汽车起步的平顺性要求。     

DCT车辆起步及换挡过程双离合器H∞鲁棒控制

根据自主研发的双离合器自动变速器（DCT）结构和工作原理,建立了DCT车辆起步及换挡过程动力学模型。考虑起步及换挡过程中发动机扭矩波动及油门踏板抖动等不确定性因素,基于Riccati不等式和线性矩阵不等式设计了H∞鲁棒控制器,分析了冲击度和滑摩功两项离合器接合性能指标,探讨了离合器最优传递扭矩的求解问题,并与线性二次型最优控制策略进行了仿真对比分析,结果表明：H∞鲁棒控制可以较好地解决DCT车辆起步与换挡过程离合器压力控制问题,并能显著地改善离合器控制的鲁棒性能。     

基于四参数输入的全电AMT离合器模糊控制仿真与试验研究

AMT车辆的起步品质直接影响车辆的驾驶舒适性。对离合器的接合过程进行合理控制,能有效改善车辆的起步效果。在MATLAB上,以油门开度、油门开度变化率、离合器主从动盘转速差比、起步阻力作为模糊控制器的输入量,制定了接合过程中离合器接合速度控制规则,设计了离合器模糊控制算法,建立了离合器接合模型并进行仿真。仿真结果表明,以四参数作为控制系统的输入量,能真实的反映驾驶员起步意图和道路条件的变化,有效的控制离合器的接合速度,改善离合器的接合质量。     

干式双离合器自动变速器换档过程离合器传递转矩估计

双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)换档过程控制的关键在于发动机、双离合器间的协调控制,以及各离合器传递转矩和发动机输出转矩的精确闭环控制,而离合器转矩闭环控制的实施及控制精度则完全依赖于其传递转矩的实时有效估计。针对6速干式DCT,设计了换档过程离合器以及发动机的协调控制策略;基于双遗忘因子的递推最小二乘法对车辆行驶阻力矩进行估计,同时搭建高阶滑模观测器对发动机以及输出轴的角加速度进行重构,并设计未知输入观测器估计离合器传递转矩;基于自主设计的干式DCT动态试验台架,对所设计的离合器传递转矩估计算法进行台架试验验证。仿真以及试验结果表明:所采用的高阶滑模观测估计算法以及未知输入观测器能有效地估计换档过程中离合器实际所传递的转矩,为后续进一步改善干式DCT样车换档品质奠定了基础。     

双离合器自动变速器双离合器起步与换档的反馈线性化控制的研究

对理想发动机飞轮转速与理想离合器从动片转速的精确跟踪是提高双离合器式自动变速器(DCT)起步与换档品质的关键。针对DCT在起步与换档时离合器接合过程的仿射非线性动力学模型,利用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统拓扑等价为完全可控型线性化系统并对该线性系统实施PID控制。仿真结果表明:起步与换档时的仿射非线性系统稳定、跟踪性态良好。     

双离合器自动变速器综合控制策略仿真研究

为了提高双离合器自动变速器的换挡品质,研究了两个离合器的压力控制、发动机转速控制这一换挡过程的核心问题,提出了一种DCT升挡过程的综合控制策略。运用Matlab/Simulink建立了传动系统的仿真模型,对该综合控制策略下的DCT升挡过程进行了仿真计算。结果表明,该控制策略可以使发动机转速与高挡离合器快速同步,同时离合器的滑磨功和换挡冲击度都保持在理想水平,显著提升了DCT车辆的升挡品质。     

干式离合器台架执行机构模糊滑模控制

基于五速干式DCT,搭建了干式离合器台架执行机构,考虑其非线性时变特征,设计了滑模变结构控制器,并利用模糊控制器实时补偿负载转矩同时调整滑模趋近律参数,以提高控制精度同时削弱滑模变结构控制稳态的抖振现象。结合双离合器式自动变速器(DCT)的起步与换挡过程,进行了硬件在环仿真试验。     

DCT变速四驱HEV混动至纯电动模式切换优化控制

双离合自动变速器（Dual clutch transmission,DCT）变速四轮分布式驱动混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）直线行驶非紧急制动停车时,车辆常由发动机参与的前轮混合驱动模式切换至后轮轮毂电机纯电驱动模式,以提高整车能量转化效率。但该模式切换过程伴随着驱动转矩的前后轴转换和轴荷的前后转移,既涉及多动力源的转矩协调控制,也与车辆纵向动力学状态有关。若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对DCT变速四驱HEV直线行驶工况混合动力至纯电动模式切换过程,基于5自由度车辆纵向动力学模型,利用ISG电机和轮毂电机转矩/转速快速响应的优势以补偿发动机转矩响应滞后以及离合器转矩波动,提出并开发了动力前后端多阶段切换过程模型预测优化控制策略。离线仿真及硬件在环试验结果表明,所开发的直线行驶工况模式切换模型预测控制策略不仅能较柔顺地完成动力由前轴向后轴的平滑过渡,将整车纵向冲击度限制在5 m/s³以内,而且也对整车参数摄动和传感器量测噪声具有较好的鲁棒抑制作用。     

双离合器自动变速器建模与起步仿真分析

双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)以其独特的双离合器、双输入轴结构特点,克服了电控机械式自动变速器换挡过程中动力中断的缺点,这对电控机械式自动变速器来说,是一个很大的进步.介绍DCT的工作原理,提出DCT起步时采用两个离合器同时起步并根据起步条件确定离合器的分离阈值的1挡或2挡起步控制策略,以实现轻、中载条件下的快速起步(2挡起步)和重载条件下的正常起步(1挡起步),并通过离合器的分离速度控制来保证起步过程的平顺性.通过对湿式双离合器自动变速器的起步过程仿真分析,结果表明该控制策略能够实现DCT起步的平顺性和快速性的要求.     

双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性

分析双离合器式自动变速器(DCT)换挡过程中离合器的工作特性,建立换挡过程中的动力学模型。基于发动机的试验数据,利用神经网络建立发动机的数值模型。依据整车的各项参数,制定变速器的换挡规律,在此基础上提出各挡同步器的接合规律,制定变速器换挡及同步器接合的控制逻辑。基于Matlab/Simulink/Stateflow软件平台,建立DCT传动系统的仿真模型,依据仿真模型对车辆换挡过程的动态性能进行仿真。利用正交试验设计方法,分析换挡过程中离合器接合时刻及转矩变化对换挡品质的影响,提出实车试验优化换挡品质的方法。     

用于实时系统的双离合自动变速器仿真建模研究

针对双离合器自动变速器(DCT)控制单元(TCU)的硬件在环(HIL)测试需求,基于Simulink建立了双离合器自动变速器实时仿真模型,主要包括换挡拨叉位置、两离合器转矩传递、变速器转矩传递和转速计算等模块。在实时仿真模型的基础上开发了功能故障模块,实现对机械故障的仿真。把建立的DCT模型集成到整车系统模型中,并与目标TCU构成闭环系统,对模型进行了在线闭环验证,可以有效满足DCT-TCU的功能策略和功能故障安全策略的测试验证。