关键词：
商用车
湿式自动离合器
起步控制
驾驶员意图
神经网络控制
摘要：
随着汽车自动变速技术的发展,我国自动变速器的占有率逐年增长。自动变速器具有减轻驾驶者劳动强度及提高汽车行驶安全性、舒适性、动力性等一系列优点,已经成为汽车传动技术发展的趋势。商用车在行驶过程中工作负载大、运行环境复杂,容易造成驾驶员工作量繁重和驾驶疲劳,从而影响车辆的行驶安全。因此,自动变速产品在商用车上的应用具有较好的市场前景。自动离合器是在原车的手动机械变速器上,安装电子控制单元,控制离合器的分离与接合,在不改动原车传动系统结构的前提下,简化了驾驶员的操作动作。相对于自动变速器,自动离合器具有成本低、容易安装、结构简单等优点,适合在重型商用车上应用。目前,国内外商用车自动离合器主要采用干式离合器,与干式离合器相比,湿式离合器在使用寿命、工作稳定性、可控性等方面具有明显的优势,将湿式离合器应用到自动离合器产品中,必将能提高自动离合器的产品性能。尽管AMT电控技术已经十分成熟,但湿式自动离合器的控制与传统干式自动离合器及以干式离合器为主离合器的AMT电控系统相比较,在控制策略、电控系统的执行机构等方面都有明显不同之处,因此,对基于湿式离合器的商用车自动离合器控制技术进行研究是十分必要的。本文在对自动离合器技术研究现状进行分析的基础上,结合校企合作项目的需求,进行商用车湿式自动离合器控制技术研究,主要进行了以下几方面的研究:(1)采用面向对象的建模方式,利用MATLAB软件对整车进行了传动系统建模与仿真研究。分别搭建了车体模型、整车传动系统模型、控制器模型、驾驶员模型,为基于湿式离合器的商用车控制技术研究构建良好的仿真平台。(2)针对驾驶员起步意图对起步过程的影响,基于连续型隐马尔可夫模型和Baum-Welch算法,建立快速、正常和缓慢起步三种起步识别模型。起步意图的识别采用前向-后向算法,根据给定样本与三种起步意图模型的匹配程度判断驾驶员意图,通过对大量样本进行识别验证,模型识别的准确率约为92%,验证方法的可行性。(3)结合湿式自动离合器起步的品质评价指标——冲击度和滑摩功,采用二次型最优控制进行湿式自动离合器起步控制策略的制定。在对起步过程进行分析与传动系统动力学建模基础上,建立起步过程的空间状态模型,选取冲击度和滑摩功作为二次型目标泛函,求解湿式自动离合器起步过程控制变量的最优控制解,从而实现起步中湿式离合器和发动机的最优控制。在二次型目标泛函中,冲击度所占的比重由驾驶员起步意图决定,在驾驶员起步意图识别的基础上,采用模糊控制对不同起步意图对应的冲击度比重进行模糊推理,实现在起步控制策略中对驾驶员意图的体现。仿真结果表明,所制定的起步控制策略,有效地控制了冲击度和滑摩功,使整车起步平稳性与加速性得到进一步提高。(4)结合湿式离合器执行机构液压系统的特点和工作原理,对离合器压力控制阀进行数学建模和仿真分析。在此基础上,针对离合器压力控制阀的迟滞性和误差,采用BP神经网络智能控制器进行液压系统压力的控制。试验结果表明,基于BP神经网络智能控制的湿式离合器液压系统,输出的实际压力能很好地跟踪目标压力,具有较强地自适应能力,减小了输出误差。(5)结合商用车传动系统的结构特点,开发商用车湿式自动离合器电子控制系统和商用车整车试验平台。自动离合器电子控制系统的硬件设计,采用XC2785单片机为主芯片;软件开发方面,由于采用了模块化分层递阶的智能化软件架构,从而降低了程序设计的复杂性,提高了软件开发效率。在开发的商用车湿式自动离合器电子控制系统的基础上,搭建商用车自动离合器整车试验平台,并针对不同工况进行起步试验。试验结果表明商用车湿式自动离合器系统能根据驾驶员的起步意图实现平稳起步,验证了商用车湿式自动离合器系统起步控制策略的有效性。本文将理论分析与试验研究相结合,对商用车湿式自动离合器系统的控制方法进行了较深入地研究。对自动离合器的产品化进程和商用车自动变速器技术的发展具有一定的促进作用与实际意义。
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