双离合自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)具有传动效率高、动力响应快、换挡动力不中断、与手动变速器生产继承性好等优点。DCT作为国家重点支持的汽车关键技术之一,国内多家自主品牌汽车公司相继研发了各自的DCT产品,并在其开发车型上实现了搭载。然而,在DCT实际服役过程中,由于对DCT系统与整车的动态耦合特性认识不足,控制系统对DCT系统参数变化的自适应能力较差,使得车辆在DCT服役一段时间后出现起步响应慢、起步过程传动系抖动增大等问题,导致车辆起步品质下降。因此,依托国家自然科学基金-中国汽车产业创新发展联合基金重点项目“考虑动态服役性能和驾驶行为及行驶环境的DCT智能控制与评价方法”,对DCT系统与整车的动态耦合特性进行分析和研究。通过探究DCT系统参数变化对车辆起步性能的影响机理,针对参数变化提出了起步自适应控制方法,为提高车辆起步品质提供了理论和实践指导。主要研究内容包括:(1)DCT车辆动力传动系统建模。考虑发动机谐波转矩、离合器摩擦特性、齿轮副动态啮合特性以及离合器液压执行机构的动静态特性,基于AMEsim平台建立包括发动机、双质量飞轮、湿式离合器、DCT齿轮传动系、动力总成悬置系统、悬架、车轮与轮胎、DCT液压系统等部件的车辆动力传动系统仿真模型。利用试验数据对所建立的DCT液压系统模型进行验证,为DCT系统参数对车辆起步的性能影响分析与起步自适应控制研究奠定了基础。(2)DCT系统参数对车辆起步性能影响研究。建立不考虑内外部激励作用和DCT系统参数变化的车辆起步过程动力学模型及AMEsim仿真模型,并以起步冲击度、滑摩功和起步时间为评价指标对起步过程进行仿真分析。在此基础上,通过仿真逐一分析离合器摩擦系数、齿轮副啮合刚度、齿侧间隙及液压油温度和粘度等参数变化对DCT车辆起步性能的影响机理,为DCT车辆的起步自适应控制研究提供依据。(3)湿式离合器液压执行机构压力自适应控制器设计。针对离合器液压执行机构压力控制中液压油温度变化和迟滞非线性问题,提出了一种将迟滞补偿前馈控制与模糊自适应PID反馈控制相结合的复合控制方法。首先,通过试验研究液压油温度对离合器比例电磁阀(Variable force solenoid,VFS)迟滞特性的影响,建立考虑液压油温度变化的迟滞模型,并通过试验数据利用最小二乘法对模型参数进行辨识与验证。然后,以迟滞模型的解析逆为前馈控制量,与基于模糊自适应PID的反馈控制相结合,构成离合器压力的复合控制器。最后通过试验验证了所设计复合控制器的有效性与鲁棒性。(4)基于动摩擦系数估计的DCT车辆起步自适应控制。以冲击度、滑摩功和起步时间为优化指标,利用伪谱法和序列二次规划算法求解得到起步过程的离合器最优目标接合轨迹,并采用BP神经网络和规则表制定了在线调用策略。然后,基于试验数据利用带有遗忘因子的递推最小二乘法对离合器动摩擦系数进行实时在线估计,设计了时变LQR控制器。最后,在Matlab/Simulink中建立控制器,与AMEsim中搭建的DCT车辆模型进行起步控制的联合仿真,验证了控制方法对离合器动摩擦系数变化具有自适应性。
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