專利名稱：一種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是離合器結(jié)合控制方法，尤其是一種電控機(jī)械式自動(dòng)變速系統(tǒng)中的基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法。
背景技術(shù)：
電控機(jī)械式自動(dòng)變速器又稱AMT，它在原有的手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)加裝電子自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，取代了原來(lái)由駕駛員人工完成的離合器分離、接合、摘檔與掛檔以及發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)同步調(diào)節(jié)等操作，最終實(shí)現(xiàn)換檔全過(guò)程序列操縱的自動(dòng)化。它與其他類型的自動(dòng)變速系統(tǒng)相比，最大優(yōu)點(diǎn)是保留了傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)基本不變，所以原來(lái)的變速器生產(chǎn)線不用更改，生產(chǎn)繼承性好，投入的費(fèi)用也較低。且齒輪傳動(dòng)效率高，機(jī)構(gòu)緊湊、工作可靠，所以AMT將成為我國(guó)今后的汽車自動(dòng)變速器發(fā)展的重點(diǎn)。
離合器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，用來(lái)分離或接合前后兩者之間的動(dòng)力聯(lián)系，是傳動(dòng)裝置中最關(guān)鍵的部件之一。它能保證發(fā)動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)，使車輛獲得平穩(wěn)起步以及緊急制動(dòng)時(shí)防止過(guò)載。離合器的接合過(guò)程比較復(fù)雜，在汽車不同的工況下，離合器接合過(guò)程也不同。離合器結(jié)合過(guò)程的控制是AMT控制的核心部分，也是最復(fù)雜的部分，本發(fā)明根據(jù)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器系統(tǒng)的控制的需求，提出了一種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，對(duì)AMT的發(fā)展具有十分重大的意義。
離合器結(jié)合過(guò)程的控制方法要求離合器結(jié)合平穩(wěn)以減少?zèng)_擊感并且快速以減少摩擦延長(zhǎng)離合器壽命，其關(guān)鍵技術(shù)包括離合器半結(jié)合點(diǎn)(即離合器主、從動(dòng)盤相接觸時(shí)離合器位置)的確定和離合器橫向速度的選擇。
當(dāng)前離合器結(jié)合控制方法主要采用健壯算法和PID算法。
健壯算法的缺點(diǎn)是◆建模困難，須由高級(jí)專家確定參數(shù)；◆移植性差，每個(gè)系統(tǒng)參數(shù)都需要重新測(cè)定；
◆算法復(fù)雜，不適合用在汽車這樣對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的系統(tǒng)上。
PID算法的缺點(diǎn)是◆不適合汽車行駛時(shí)的復(fù)雜環(huán)境，很難兼顧離合器結(jié)合平穩(wěn)、快速的要求；◆小油門，負(fù)載大時(shí)，PID算法不能對(duì)離合器進(jìn)行正確的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述不足而提出一種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，實(shí)現(xiàn)了起步和換檔時(shí)，離合器平穩(wěn)、快速的結(jié)合。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所用的技術(shù)方案這種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下1)、確定半結(jié)合點(diǎn)位置1.1)、以發(fā)動(dòng)機(jī)速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)速變化量Δw為輸入語(yǔ)言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語(yǔ)言變量2；輸出語(yǔ)言變量為離合器完全分離點(diǎn)至名義起始接合點(diǎn)之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數(shù)。Δw的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、對(duì)ΔL進(jìn)行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進(jìn)一步通過(guò)等腰三角形隸屬函數(shù)獲得ΔL的值；2)、確定離合器橫向結(jié)合速度2.1)、第一階段與第三階段都為快速結(jié)合，直接根據(jù)油門開度就可確定離合器橫向結(jié)合速度；2.2)、第二階段采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號(hào)傳給控制芯片，由該信號(hào)確定控制離合器的脈沖寬度，進(jìn)而控制電磁閥的不同開關(guān)時(shí)間，滿足離合器不同的接合速度。
本發(fā)明有益的效果采集當(dāng)前汽車狀態(tài)以及駕駛員意圖，通過(guò)模糊控制技術(shù)，準(zhǔn)確找到離合器半結(jié)合點(diǎn)位置，并采用適宜的離合器橫向結(jié)合速度，從而減少離合器結(jié)合中的磨損，使得起步或換檔過(guò)程平穩(wěn)、快速?？刂齐x合器結(jié)合時(shí)，先確定半結(jié)合點(diǎn)，之后采用適當(dāng)?shù)臋M向速度結(jié)合即可。


圖1離合器行程圖；圖2離合器橫向結(jié)合速度控制流程；圖3離合器結(jié)合第二階段詳解；圖4奇瑞QQ離合器半結(jié)合點(diǎn)測(cè)試；圖5奇瑞QQ離合器橫向結(jié)合速度測(cè)試；圖6司機(jī)操作與本算法控制比對(duì)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
離合器在結(jié)合過(guò)程中分為三個(gè)階段(如圖1)●I消除離合器間隙階段此階段無(wú)轉(zhuǎn)矩傳遞，應(yīng)快速接合離合器。
●II滑磨階段因?yàn)榇穗A段開始傳遞滑磨轉(zhuǎn)矩，離合器接合速度應(yīng)按需減慢，但只要沖擊度控制在可接受的范圍內(nèi)，就應(yīng)使離合器以盡快的速度完成滑磨階段，以減小滑磨時(shí)間和滑磨功。并在此階段末期恢復(fù)供油。
●III同步接合階段完全同步后再使離合器以最快的速度接合。
本算法主要解決離合器半結(jié)合點(diǎn)位置(亦即第I階段與第II階段的分界點(diǎn))的確定和橫向結(jié)合速度控制問(wèn)題。下面分別進(jìn)行闡述一、確定半結(jié)合點(diǎn)位置本發(fā)明采用模糊控制理論，以發(fā)動(dòng)機(jī)速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入?yún)?shù)。其基本原理在進(jìn)行離合器結(jié)合點(diǎn)位置搜尋測(cè)得時(shí)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度保持不變且使汽車處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)離合器主、從動(dòng)盤相接觸時(shí)，原來(lái)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因受到突加載荷的影響而降低轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)速下降的程度與離合器結(jié)合速度關(guān)系很大。因此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降的情況以及離合器結(jié)合速度來(lái)判斷離合器起始結(jié)合點(diǎn)位置，即半結(jié)合點(diǎn)位置。亦可采用其他參數(shù)為輸入?yún)?shù)，只需能反映汽車目前行駛狀態(tài)和駕駛員意圖即可。
轉(zhuǎn)速變化量Δw為輸入語(yǔ)言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語(yǔ)言變量2；輸出語(yǔ)言變量為離合器完全分離點(diǎn)至名義起始接合點(diǎn)之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL(即控制量)。
Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數(shù)。Δw的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}。
對(duì)ΔL進(jìn)行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進(jìn)一步通過(guò)等腰三角形隸屬函數(shù)獲得ΔL的值。
二、確定離合器橫向結(jié)合速度離合器控制流程如(圖2)所示第一階段與第三階段都為快速結(jié)合，直接根據(jù)油門開度就可確定離合器橫向結(jié)合速度。
第二階段較為復(fù)雜，本發(fā)明采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行分段定速。由離合器行程傳感器把離合器位移信號(hào)傳給控制芯片，由該信號(hào)確定控制離合器的脈沖寬度(即PWM波)。進(jìn)而控制電磁閥的不同開關(guān)時(shí)間，滿足離合器不同的接合速度。
第二階段的具體過(guò)程如圖3，L2為第二階段，將其劃分為若干段，分為BC、CD、DE三個(gè)段，每段的位移均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，每段的行進(jìn)時(shí)間見圖。
以油門開度β為輸入語(yǔ)言變量1；與目標(biāo)位移差值ΔS為輸入語(yǔ)言變量2；輸出語(yǔ)言變量為離合器下一階段橫向結(jié)合速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)離合器橫向結(jié)合速度差值Δv。
β的模糊集為F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集為F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目標(biāo)點(diǎn)為原點(diǎn))，v的模糊集為F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。β為非常規(guī)隸屬關(guān)系，需實(shí)際測(cè)試，可參考本發(fā)明在奇瑞QQ上測(cè)得的數(shù)據(jù)；ΔS采用等腰三角形為隸屬函數(shù)。β的模糊論域?yàn)閧0，1，2，3}；ΔS的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}。
對(duì)Δv進(jìn)行插值，從而獲得Δv的模糊論域，通過(guò)等腰三角形隸屬函數(shù)得到Δv的值，進(jìn)一步得到v，從而獲得所對(duì)應(yīng)的脈沖波(PWM)占空比。
通過(guò)自己的TCU(AMT控制盒)替換奇瑞QQ的TCU，利用本發(fā)明的離合器控制算法，獲得了預(yù)期的效果。
首先測(cè)試半結(jié)合點(diǎn)位置在奇瑞QQ上測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降速度Δw的基本論域{-220，0}，單位轉(zhuǎn)/分；離合器橫向結(jié)合速度ΔX的基本論域{0，0.5}單位mm；離合器偏離半結(jié)合點(diǎn)平均值的距離ΔL的基本論域{-0.8，+0.8}，單位mm圖4為由本發(fā)明所描述算法所得的離合器半結(jié)合點(diǎn)判斷圖其次測(cè)試離合器橫向結(jié)合速度在奇瑞QQ上測(cè)得ΔS的基本論域?yàn)閧-0.3，+0.3}，單位mm；Δv基本論域{-0.6，+0.6}單位mm/s；β的基本論域見下表

圖5為由本發(fā)明所描述算法所得的離合器橫向結(jié)合速度選擇圖最后，測(cè)試由本發(fā)明算法控制的離合器結(jié)合質(zhì)量圖6為采用本發(fā)明所描述的模糊控制算法與司機(jī)操作時(shí)離合器行程的比對(duì)圖。由圖6可以看出，第二階段本算法控制和司機(jī)控制基本相同，而且，由本算法控制的離合器結(jié)合時(shí)間略短，說(shuō)明在本算法控制下，離合器結(jié)合平穩(wěn)、快速。
權(quán)利要求
1.一種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，其特征是實(shí)現(xiàn)步驟如下1)、確定半結(jié)合點(diǎn)位置1.1)、以發(fā)動(dòng)機(jī)速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)速變化量Δw為輸入語(yǔ)言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語(yǔ)言變量2；輸出語(yǔ)言變量為離合器完全分離點(diǎn)至名義起始接合點(diǎn)之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數(shù)。Δw的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、對(duì)ΔL進(jìn)行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進(jìn)一步通過(guò)等腰三角形隸屬函數(shù)獲得ΔL的值；2)、確定離合器橫向結(jié)合速度2.1)、第一階段與第三階段都為快速結(jié)合，直接根據(jù)油門開度就可確定離合器橫向結(jié)合速度；2.2)、第二階段采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號(hào)傳給控制芯片，由該信號(hào)確定控制離合器的脈沖寬度，進(jìn)而控制電磁閥的不同開關(guān)時(shí)間，滿足離合器不同的接合速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，其特征在于所述的離合器在結(jié)合過(guò)程中分為三個(gè)階段2.1)、第一階段，即消除離合器間隙階段此階段無(wú)轉(zhuǎn)矩傳遞，應(yīng)快速接合離合器；2.2)、第二階段，即滑磨階段此階段開始傳遞滑磨轉(zhuǎn)矩，離合器接合速度應(yīng)按需減慢，但只要沖擊度控制在可接受的范圍內(nèi)，就應(yīng)使離合器以盡快的速度完成滑磨階段，以減小滑磨時(shí)間和滑磨功，并在此階段末期恢復(fù)供油；2.3)、第三階段，即同步接合階段完全同步后再使離合器以最快的速度接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，其特征在于第二階段的具體過(guò)程，L2為第二階段，將其劃分為若干段，分為BC、CD、DE三個(gè)段，每段的位移均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，以油門開度β為輸入語(yǔ)言變量1；與目標(biāo)位移差值ΔS為輸入語(yǔ)言變量2；輸出語(yǔ)言變量為離合器下一階段橫向結(jié)合速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)離合器橫向結(jié)合速度差值Δv；β的模糊集為F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集為F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目標(biāo)點(diǎn)為原點(diǎn))，v的模糊集為F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}；β為非常規(guī)隸屬關(guān)系，需實(shí)際測(cè)試，ΔS采用等腰三角形為隸屬函數(shù)；β的模糊論域?yàn)閧0，1，2，3}；ΔS的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊論域?yàn)閧-3，-2，-1，0，1，2，3}；對(duì)Δv進(jìn)行插值，從而獲得Δv的模糊論域，通過(guò)等腰三角形隸屬函數(shù)得到Δv的值，進(jìn)一步得到v，從而獲得所對(duì)應(yīng)的脈沖波占空比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于模糊控制技術(shù)的離合器結(jié)合控制方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下1)確定半結(jié)合點(diǎn)位置；2)確定離合器橫向結(jié)合速度；2.1)第一階段與第三階段都為快速結(jié)合，直接根據(jù)油門開度就可確定離合器橫向結(jié)合速度；2.2)第二階段采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號(hào)傳給控制芯片，由該信號(hào)確定控制離合器的脈沖寬度，進(jìn)而控制電磁閥的不同開關(guān)時(shí)間，滿足離合器不同的接合速度。本發(fā)明有益的效果采集當(dāng)前汽車狀態(tài)以及駕駛員意圖，準(zhǔn)確找到離合器半結(jié)合點(diǎn)位置，并采用適宜的離合器橫向結(jié)合速度，從而減少離合器結(jié)合中的磨損，使得起步或換檔過(guò)程平穩(wěn)、快速。
文檔編號(hào)F16D48/06GK1737397SQ20051006073
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者呂攀, 劉瀚宇, 楊國(guó)青, 潘杭平, 李紅, 吳朝暉, 趙民德 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)