对比传统内燃机动力系统,混合动力系统在提高能源利用效率和减少有害气体排放方面具有优势。搭载电驱动机械式自动变速器的P2混合动力系统在成本和部件维护方面具有优势,但是容易面临驾乘舒适性问题。在这种混合动力系统中,模式切换和换档经历的离合器接合过程会影响动力系统转矩的响应性和平顺性。在换档过程中,需要减小档位切换时间,同时减小进档过程冲击。因此,在搭载电驱动机械式自动变速器的P2混合动力系统中,需要解决的控制问题包括离合器接合过程转矩控制问题和主动同步过程转矩控制问题。在基于转矩的控制架构中,建立了P2混合动力系统主要部件动力学模型。在内燃机、离合器和电动机建模过程中,通过分析平均值模型和进行实验测量,提出采用时间常数描述内燃机、离合器和电动机的转矩响应特性。在离合器建模过程中,采用LuGre连续状态摩擦力模型简化了模型结构,保证了模型计算速度;通过调整LuGre模型系数,使调整后的模型更加接近离合器摩擦转矩实验测量结果。采用S-Function编写了动力系统模型,对比SimDriveline模型,所编写的模型具有相同精度,并且结构更加简洁。通过分析动力系统状态变量变化速度,选择重要动力系统状态变量,得到了P2混合动力系统动力学连续时间状态空间模型,为控制算法设计提供了基础。设计了基于DMPC(离散时间模型预测控制)的离合器接合过程转矩控制算法。针对离合器接合过程转矩控制问题,提出了接合过程转矩的响应性目标函数,离合器接合时间和平顺性目标函数,内燃机和电动机有效转矩优化目标以及离合器接合之后转矩的平顺性目标函数。采用离散时间模型预测控制处理具有约束条件的多目标优化问题。提出了离合器接合过程平衡状态,代表离合器完全接合时刻动力系统状态变量和输入变量的理想平顺状态,将多个优化目标统一为一个目标状态。离散化基于平衡状态的P2混合动力系统动力学连续时间模型,得到了动力学离散时间状态空间模型。引入离散时间拉盖尔函数集表达离合器接合过程优化问题,将待求解参数数目从大约200减少到10,保证了转矩控制算法计算速度。设计了转矩控制算法的显式解求解方法,通过与标准求解器对比,证明了求解方法在计算速度方面的优势。仿真计算结果表明对比摩擦转矩轨迹优化开环控制,基于DMPC的转矩控制算法在相同接合过程持续时间内,可以实现离合器平顺接合、动力系统转矩的响应性和平顺性、离合器接合之后动力系统残余转矩振荡幅值较小,同时实现模式切换经历离合器接合过程之后,不再需要额外转矩调节过程。此外,仿真计算结果表明基于DMPC的转矩控制算法在行驶条件变化和参数不确定时具有鲁棒性。设计了基于DLQR(离散时间线性二次调节器)的主动同步过程转矩控制算法。针对主动同步过程转矩控制问题,提出了主动同步时间目标函数。采用离散时间线性二次调节器处理主动同步过程控制问题。提出了主动同步过程平衡状态,代表目标档位齿轮和接合套的角速度差为零、角加速度差为零、角加速度差变化率为零的理想进档状态,将优化目标变换为目标状态。离散化基于平衡状态的变速器一轴动力学连续时间模型,得到了动力学离散时间状态空间模型。设计了制动减速实验,以实验测量结果为基础,辨识了模型参数。设计了主动同步过程转矩控制算法的显式解求解方法,保证了转矩控制算法计算速度,实验测量表明程序运行周期约为3ms。提出了电驱动机械式自动变速器程序架构,设计了程序流程。搭建了用于验证控制算法的实验测试平台,设计了实验测试方法。实验测量结果表明基于DLQR的转矩控制算法可以产生快速收敛到变速器一轴阻力转矩的电动机有效转矩命令,实现电动机有效转矩快速接近变速器一轴阻力转矩,同时实现电动机角速度快速接近目标角速度,三者收敛速度相同,证明基于DLQR的转矩控制算法可以减小进档过程冲击。同时,实验测量结果表明基于DLQR的转矩控制算法可以使主动同步时间达到89.7ms,档位切换时间达到299.1ms,达到主流水平。此外,实验测量结果同时证明基于DLQR的转矩控制算法在模型参数不确定时具有鲁棒性。