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《吉林大学》 2011年
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双离合器式自动变速器控制品质评价与优化

张建国  
【摘要】:双离合器式自动变速器(DCT),以其优良的换档品质和较高的传动效率成为汽车传动技术领域研究的热点。目前,针对DCT的研究主要集中在双离合器起步控制、换档控制、换档规律制定等方面,对双离合器式自动变速器的控制品质评价和优化的研究并不多。基于我国目前DCT的研究现状,对控制品质进行评价,通过评价来指导控制品质优化,这是进行DCT以及其它类型自动变速器产品开发的新思路,对促进国内自动变速器行业的发展和提高我国汽车行业竞争力都具有重要的意义。 论文围绕国家“863”高科技计划资助项目(2006AA110110)“轿车双离合器自动变速器(DCT)研究开发”和吉林省科技重大专项课题“双离合器自动变速器(DCT)开发关键技术”,并结合国家自然科学基金资助项目(50505014)“车辆换档品质动态综合评价体系研究”的后续研究工作,针对自主研发的DCT系统展开控制品质评价与优化方面的研究,一方面通过评价为DCT系统的控制确定控制目标和控制方法,为客观评价及标定提供指导与参考;另一方面根据确定的控制目标对DCT系统的控制策略和控制算法进行优化。全文共分六章。 第一章为绪论。介绍了本文的研究背景和立题的依据,总结了双离合器式自动变速器的发展现状。通过整理和分析前人在DCT仿真与控制、控制品质评价以及控制品质优化三方面关键技术发表的文章、论文、各种专利等研究成果,指出了本文研究的主要内容和研究路线。 第二章为整车系统建模。建立包括:发动机模型、双离合器及操纵装置模型、变速器及同步器模型、负载模型、整车动力学模型、控制器模型(TCU)和驾驶员模型在内的双离合器式自动变速器整车系统模型,以某电动干式双离合器式自动变速器样车为研究对象,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,为后续的控制品质评价与优化搭建了离线仿真平台。 第三章为DCT控制品质客观评价。根据双离合器式自动变速器车辆的不同行驶工况,从控制的角度出发将评价指标细分定义,设计控制品质评价系统,并研究各个评价指标与控制品质的映射关系。采用层次分析法确定控制品质评价指标权值,通过整车系统模型与评价系统的联合仿真确定了控制目标,即各个评价指标的控制期望区间,为双离合器式自动变速器控制策略、控制算法提供了优化目标。 第四章为DCT综合控制与优化。对双离合器式自动变速器起步和换档过程进行了分析,在起步控制中应用模糊控制策略,以起步品质评价等级最高为目标函数,对控制策略中影响起步品质的离合器接合速度和发动机节气门开度进行了优化,得到了模糊控制规则的最优解集,另外提出了怠速爬行起步品质优化方法;在换档控制中以换档品质评价等级最高为目标函数,通过遗传算法的多目标优化方法,针对扭距相、惯性相离合器切换时序的控制策略及发动机的配合进行了优化,得到了离合器分离/接合速度的最优解集。基于双离合器式自动变速器整车系统模型和评价系统的仿真平台,给出了起步品质和换档品质优化前后的仿真结果。通过仿真结果的对比验证了起步/换档控制策略和控制算法优化方案是正确的,从而改善了DCT的控制品质。最后将优化结果应用于某干式双离合器式自动变速器,制定了系统综合控制策略。 第五章为试验验证。为了缩短双离合器式自动变速器控制系统的开发周期,使用dSPACE快速控制原型技术搭建样机试验台,进行了不同工况的台架试验。通过实验验证了控制系统软件、硬件方案的可行性和多级控制算法、控制策略的正确性和有效性。针对样车进行了整车道路试验,给出了该样车起步和换档的试验结果,通过采用本文提出的优化后的控制策略和控制算法,该车的控制品质得到了较好改善。另外,针对一款DCT样车进行了控制品质在线评价试验,给出了该车换档品质的评价指标,并对主客观评价等级结果进行了对比,验证了这种在线评价方法的可行性。 第六章为全文总结,并对今后的研究工作进行了展望。 本文在双离合器式自动变速器控制品质评价与优化方面取得的研究成果,对AMT、AT、TC+AMT等其它有级式自动变速器控制技术的开发具有一定的参考价值。另外文中涉及的仿真、快速原型和试验,为双离合器式自动变速器控制品质的评价与优化提供了比较完整的验证平台。
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