【摘 要】
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双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)不仅具备换挡速度快、传动效率高、燃油特性好以及换挡冲击小、换挡平稳等优点,还具有能够保持换挡动力连续不中断等优点。在保证整车动力性和燃油经济性的同时,满足人们对驾乘平顺性和舒适性的要求。而离合器在服役过程中产生的摩擦磨损,导致离合器性态发生变化,影响双离合器自动变速车辆的起步和换挡质量,因而需要重点关注。目前,对于双离合
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双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)不仅具备换挡速度快、传动效率高、燃油特性好以及换挡冲击小、换挡平稳等优点,还具有能够保持换挡动力连续不中断等优点。在保证整车动力性和燃油经济性的同时,满足人们对驾乘平顺性和舒适性的要求。而离合器在服役过程中产生的摩擦磨损,导致离合器性态发生变化,影响双离合器自动变速车辆的起步和换挡质量,因而需要重点关注。目前,对于双离合器自动变速车辆的起步控制策略的研究主要集中在发动机、离合器转速控制、以及油压控制等方面,鲜有研究考虑双离合器自动变速器离合器性态随服役时间增加的变化,导致车辆起步过程产生延时、抖动和冲击等问题,也鲜有学者研究双离合器自动变速车辆离合器性态随服役时间变化的起步自适应控制。在既定的控制策略下,由于离合器随服役时间的增加引起的离合器性态变化,造成了车辆起步品质的下降。因此研究离合器性态变化条件下的双离合器自动变速车辆起步自适应控制具有重要的学术意义和工程应用价值。本文以某款七速湿式双离合器自动变速车辆为研究对象,针对离合器性态随服役时间增加而变化导致的车辆起步品质下降的问题,对车辆起步自适应控制展开了深入的理论研究和试验验证。具体工作如下:(1)建立了湿式双离合器自动变速车辆动力学模型。首先,利用发动机稳态转矩台架试验数据通过差值拟合的方法建立了发动机稳态转矩模型并对其进行合理修正,获得了发动机动态转矩模型。其次,分析了湿式双离合器自动变速器的结构以及车辆动力传递原理,分别建立了湿式双离合器自动变速车辆一挡和二挡单离合器起步的动力学模型,并得到稳定行驶时的动力学方程。然后分析了双离合器自动变速器液压系统及其执行机构的结构和工作原理,建立了离合器液压控制系统模型,为双离合器自动变速车辆起步自适应控制研究奠定了基础。(2)针对双离合器自动变速器离合器性态随服役时间的变化导致车辆起步性能下降的问题,提出了双离合器自动变速车辆起步自适应控制方法。将双离合器自动变速车辆起步自适应控制分为了自适应顶层控制和底层控制两部分。在顶层控制方面,在所建立的双离合器自动变速车辆起步动力学模型的基础上,以发动机节气门开度和节气门开度变化率为输入,以发动机目标接合转速和工况修正因子为输出,设计了起步工况识别模糊控制器。采用极小值原理,在考虑工况修正因子和其他约束条件下,获得了能够反映驾驶员驾驶意图的一挡或二挡起步参考轨迹。考虑离合器性态变化导致离合器片摩擦系数和接合油压的变化,设计了扩展状态观测器,同时将双离合器自动变速车辆起步动力学模型与离合器性态变化相关的项定义为未知变化项,对系统中的未知变化项进行估计,结合滑模控制器,以实现控制系统的稳定性和鲁棒性。在底层控制方面,设计了发动机转矩跟踪控制和离合器液压执行机构油压滑摩自适应控制器,其中发动机转矩跟踪控制采用PID控制,离合器液压执行机构油压的跟踪控制采用滑模控制。在此基础上进行了一挡30%节气门开度缓起步和80%节气门开度急起步的仿真对比分析以验证控制策略的有效性。(3)提出了基于离合器转矩传递特性预测的双离合器自动变速车辆起步自适应控制优化方法。首先,将一种通用离合器性态模型简化为和液压执行机构输入电流相关的线性函数,将斯特里贝克摩擦系数函数进行归一化处理获得和离合器主从动端转速差相关的归一化摩擦系数模型。其次,将反映离合器转矩传递特性的主要控制参数列为参数向量,并采用非递归预测辨识方法对参数向量不断更新,以实时预测离合器转矩传递特性。最后,在起步自适应控制的基础上,将结合了离合器转矩传递特性预测的自学习起步优化控制与未结合自学习起步控制的策略进行了仿真对比,结果表明采用了离合器转矩传递特性预测的起步控制策略具有自学习功能,进一步降低了车辆的起步振动和冲击,提升了起步品质。(4)设计与搭建了湿式双离合器自动变速器综合性能试验台,开展了双离合器自动变速车辆的起步自适应控制试验研究。针对离合器随服役时间的增加而产生的性态变化,在一挡30%节气门缓起步和一挡80%节气门急起步的工况下,分别获得了新离合器和服役四万公里离合器在采用和未采用自适应控制策略条件下的双离合器自动变速车辆的起步试验结果。试验结果表明所提出的双离合器自动变速车辆起步自适应控制方法的可行性和有效性。
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