离合器起步控制策略

离合器起步控制策略 机械与制造 第期年月 文章编号:一一 离合器起步控制策略 刁志辉田晋跃 江苏大学汽车与交通工程学院,镇江 ?,’ ? 粕 , , 垂,明 【摘要】自动变速器配置有离合器伺服控制系统。离合器起步及换挡品质主要取决于离舍器 伺服控制系统控制结合时间以及作用力大小控制。因此有必要对离合器的结合特性进行研究,以保证获得 良好的起步平顺性及快速性。提出的控制策略包括满足同步要求的速度控制和满足平顺性要求的转矩控 制,并且设计了转矩观测器。建立了模型,仿真结果明本控制策略能同时满足快速性和平顺 性要求,提高了自动变速器的工作性能。这对我国进行系统的自主创新开发具有重要意义。 关键词:;速度控制;力矩控制; 【】眦删‰以乃乜淞豇面秽配如讲?凡甜纱叮?印甜池 拓聊?哂‘删 眦, 鹊舻,眦 ”地盹饥 耐弘 ,矿山讲耐.够?越秒出。凡 ,呼,塘,珊以 ?涮 眦 眦,蠡盯 删 咖?讥如幻 ,以如流眦 砌讲翻叼加甜“陀加以 ‖??船 瑚口如砒砷谢愕码鲈僦脚矿舭妣反死如耐幻如聊协 ,如 玉班如?甜 如 如, 如,妣昭咖舶凰,甲,越一 括括酽 印 ? “陀? ,培口妒细犹九, .刀陀叩椰 .,泌 心萨,埘池陀钉曲 蜊 施刀善 鲫加 啪如 “沈自‰眈 曲九叫施,秽加”站据?如删面啊饼 ,罐 帆成毋愆阳聍毫眦如?是砷谗讲边拧如 岛赢泌拜妒糟 醐妇矿锄 罐 纪九盯?鲫血埘以 胁讥形 弘把 阳以唧耐帆流却如眦栅如矿. 口,以叩记越如, 驴. 棚;商佃;眦斟 :; ,’?’,、’~?,、~、,?、,、??~、?、’?’?’、’?、??’?’、, ?、?’’、,?、~~.?’? 文献标识码: 中图分类号:,. ??;??一 出基于力矩观测器的控制器,能满足离合器快速平顺结合 刖百 的要求,能够有效的减小冲击并且快速达到同步阶段。引入了力 对离合器结合控制有两项基本的要求,一是结合速度要快, 矩观测器用来减小冲击,并且对轴距进行跟踪。车辆结构示意图, 以延长离合器使用寿命,二是结合要平稳,以满足乘坐的舒适性。 如图所示。 这两方面的要求是相互冲突的,如何综合考虑这两个评价指标一 直以来是自动离合器控制的难点。对于不带有液力变矩器的自动 变速器而言,离合器起步控制是自动变速器控制的重点也是难 点。对于干式离合器来说,实现离合器的快速平顺结合就更加困 锄 难。离合器结合品质关系到汽车起步获换挡的平顺性,以及离合 器的磨损和动力能量损耗等.而自动离合器控制策略的优劣又决 定了离合器的结合品质的好坏?。因此离合器结合控制的研究至 图车辆结构示意图 关重要。 传动系统模型 大量文献也对离合器结合控制采用不同的控制策略进行了 .发动机模型 研究。文髁用最优控制策略,综合考虑冲击度和滑膜功的二次 发动机是车辆传动系统的动力源,其输出扭矩是高度非线 型性能指标,得到了结合过程的最优轨迹。文献睬用模糊控制, 性的。由于发动机的运行机理非常复杂,很难用解析的理论模型 在油门开度及开度变化率作为输入的基础上,将判断车辆路面状 来准确描述其运动状态。目前都通过试验方法获得发动机的转矩 况的道路阻力也作为其中的一个输入参数,确定离合器结合过 特性图,得到如下所示的关系式: 程,降低冲击和滑磨功的损耗。离散变结构控制,滑膜控制,模糊 也, 控制等各种控制策略都应用于离合器控制研究。 ?来稿日期:. 万方数据第期 刁志辉等:离合器起步控制策略 根据可得到发动机的动力学特性: 其中,吐以‘ 上啦 一 。也 外部负载转矩: 式中:卜发动机转动惯量;”,一发动机转速;一发动机扭矩可 以根据式计算得到;巧~负载转矩即离合器转矩,由离 乙鲥乳蜂魍萨只扣乞,, 一: 合器执行机构控制。 部分所描述的车辆动力学模型,如图所示。 .离合器模型 模型建立 离合器动力性模型可由下式表示: 根据车辆的动力学模型可建立车辆起步仿真模型。车辆起 啦?占。叱 步仿真模型如图它主要包括发动机模型、汽车动力学模型、离合 式中:.:离合器转动惯量;,诅尼系数四,”离合器和变速 器接合控制器、显示模块等组成,如图所示。 箱转速;蝴合器传递的扭矩,可由下式计算: 铷。卵叱‘ 式中辞摩擦系数;一离合器半径;徘用在执行机构作用 在离合器上的轴向压力。 变速器输人轴动力学特性可由下式表示: 碱瓦玩也?叱南,嘲一争 式中:,变速器阻尼系数;卜?变速箱减速比;一驱动轴力矩。 .驱动轴及变速箱模型 驱动轴用弹簧阻尼器元件对其进行建模,并且考虑扭转挠 性。 或。?也。等?屹 式中:。,女厂箱出轴的阻尼系数及网?度;,产变速器减速比,最 终减速比,且有下式成立:批,虬;抽 .车轮模型 图传动系统模型 就整车动力性两言,轮胎由于其材料性质及其复杂的特性 离合器结合控制 从而成为非常重要的部件。轮胎主要是对整车的质量产生影响而 详细介绍离合器结合速度控制和转矩控制的控制策略。控 对离合器舒适性影响很小,因此将轮胎视为不产生滑动的旋转原 制策略基于滑膜控制理论,将其应用于发动机和离合器从动盘 件,即:口融。因此车轮动力学模型为: , 相对速度控制。而且设计了传动轴力矩观测器,从而提高了控制 屯也咒一二 上述两个控制规律的性能。 其中,毫弓毫瓦,。。 。速度控制 式中:卜施加到最终传动上的力,在最终传动认为是刚性的前 将滑模面定义为发动机和离合器转速差的函数: 提下,乃与 相等;厂车轮转动惯量;:一一由轮胎与路面 毛峨飞。晓 之问摩擦力而产生的作用于车轮上的力矩。 其中的第二项的作用是通过积分来减小发动机和离合器同 .汽车纵向行驶模型 步时的稳态误差。对式两侧进行求导可得: 根据汽车理论,将整辆车看作一个集中质量肘,车辆纵向行 驶模型可由下式来表示: 她。叱也 为了使式更加合理,将要求的滑动模态定义为: 必。:嵋一 一叫 毫?只 俨庙。胡,《,口,;疏等 式中:髟一设计参数。 式中:?指汽车总重量;口?坡度倾斜角;,一轮胎的滚动 联立,和可以得到速度控制规律: 阻力系数,主要与路面状态、轮胎转速、轮胎结构及材料、轮 胎气压及接地负荷等因素有关。对良好的沥青或混凝土路志争毕邺,代畔岷 彬 面,一般有户.加.;厂一汽车行驶速度,;/?汽 式中:发动机和离合器的转速差,即刮~?。上,“缘? 车迎风面积,岛?空气阻力系数,对轿车一般.~ 。简化起见,将两个设计参数设为相同值,乒。,则式 .,一.?眦班气密度,一般.晷; 可以写成下式所示: 斛一汽车质量。联立和可以得到下面的方程。 ?, 上砘毫一山 南睁竽埘川:叫 万方数据