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湿式双离合器自动变速器起步与换档控制技术研究

冯巍  
【摘要】: 双离合器自动变速器(Double Clutch Transmission,简称DCT)作为世界最前沿的变速器产品,对手动变速器结构上的继承性好,机械效率高,适用范围广,成为各公司争相开发的焦点。 起步与换档控制技术是DCT控制系统的关键技术。因此本文针对起步与换挡过程的离合器控制技术展开深入研究,对国内自主研究DCT,有着良好的参考价值。 本文以双离合器自动变速器的起步与换挡控制为核心,就如何建立离合器压力智能控制系统、制订起步与换挡过程两个离合器的控制策略,进行了深入研究。 DCT起步与换档控制的两个关键零部件是离合器压力控制阀和湿式离合器,离合器压力控制阀是控制离合器压力的最关键零件,DCT中的离合器压力控制阀采用的是高精度的VFS(Variable Force Solenoid)阀,通过推杆直接把电磁力反馈到阀芯上,具有精度高,响应速度快等优点;湿式离合器扭矩传递特性的研究对提高离合器扭矩控制品质具有至关重要的作用,通过充分考虑离合器油温、离合器摩擦片相对滑摩速度、液压油粘度等参数来进一步提高离合器扭矩模型的精度,为实现离合器传递扭矩的精确控制打下理论基础,对离合器压力控制阀、湿式离合器扭矩传递特性进行了深入的建模仿真研究,为离合器智能控制系统提供理论支持。 CMAC是一种基于局部逼近的简单快速的神经网络,与感知器(Perceptron)的相联记忆方法类似,能够逼近学习任意多维的非线性映射。与传统神经元网络等全局逼近方法不同,CMAC是局部逼近,每次修正的权值较少,学习速度快,适用于对收敛速度有极高要求的实时控制领域,具有一定的泛化能力,相近输入得到相应的相近输出,易于在单片机等浮点运算能力较差的控制系统中实现,响应速度快。因此本文以CMAC为核心,结合模糊控制理论,构建离合器压力智能控制系统。该系统具有自适应能力强、控制精度高、易于硬件实现等优点。并通过仿真与试验,验证了该系统的有效性,为DCT的起步与换挡控制提供强有力的控制工具。 DCT中没有液力变矩器,完全靠离合器滑摩实现平稳起步,起步过程的离合器滑摩控制变得异常重要,而湿式离合器扭矩传递特性非常复杂,影响因素众多,驾驶者的操作风格各异,这就要求DCT的起步控制系统能够适应各种起步工况,实现智能化,具有良好的鲁棒性与自适应性,能够快速响应各种变化的参数,以保证获得良好的起步特性。采用两个前进档同时参与起步过程的控制策略,运用防止低速载荷交变冲击的控制手段,实现了车辆的平稳快速起步。研究了起步过程各阶段目标扭矩的计算方法,并通过实车试验,验证了起步控制策略的有效性。 换档过程中的两个离合器切换控制是双离合器自动变速器控制系统的又一关键核心技术。DCT换档过程的工作原理与AT相同,但结构上又有很大区别,AT有液力变矩器与单向离合器配合,使其换档特性非常优异。DCT上没有这样的辅助元件改善换档品质,就要求换档过程中两个离合器切换的扭矩控制更加精确,换档控制策略更加精细,需要在软件系统上弥补硬件上的劣势。 本文研究了综合换档规律及预选档规律的计算方法,制订了各种不同状态的换档控制策略,研究了换档过程中两个离合器目标扭矩的计算方法,并通过实车试验,验证了换档控制策略的有效性。 通过对DCT的起步与换档过程的理论分析、仿真及实车试验,得到以下成果: ①建立了离合器压力控制阀与离合器扭矩传递特性的数学模型,对离合器压力控制阀、湿式离合器扭矩传递特性进行了建模仿真研究,为离合器智能控制系统提供理论支持; ②建立了基于模糊CMAC的离合器压力智能控制系统,并通过仿真与试验,验证了该系统的有效性,为DCT的起步与换档控制提供强有力的控制手段; ③制订了DCT起步控制策略,并通过实车试验进行了验证,试验结果表明,本文提出的起步控制策略实现了车辆平稳快速起步,能够满足起步过程离合器油温的控制要求,为解决双离合器自动变速器的起步控制提供了一种有效方法; ④研究了综合换档规律及预选档规律的制订方法,制订了各种不同工况的换档控制策略,并通过实车试验进行了验证,试验结果表明,本文提出的换档控制策略实现了车辆平顺换档,为解决双离合器自动变速器的换档控制提供了一种有效方法。 本文在以下几个方面具有创新: ①建立了基于模型的模糊CMAC离合器压力智能控制系统,该系统响应速度快,自适应性强,易于在当前车载控制器的硬件条件下实现; ②提出了基于扭矩控制的起步过程离合器目标扭矩计算方法,试验证明该方法可以实现车辆平稳快速起步; ③提出了DCT预选档车速的计算方法,使DCT预选档车速的确定,有了理论根据; ④提出了基于扭矩控制的换档过程离合器目标扭矩计算方法,试验证明该方法可以实现车辆平顺换档。


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