自動(dòng)變速汽車(chē)智能換檔控制系統(tǒng)研究

1、自動(dòng)變速汽車(chē)智能換檔控制系統(tǒng)研究自動(dòng)變速汽車(chē)智能換檔控制系統(tǒng)研究（一）引言換檔控制策略是汽車(chē)自動(dòng)變速控制的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的基本換檔規(guī)律按照換檔控制參數(shù)的不同，有單參數(shù)換檔規(guī)律、兩參數(shù)換檔規(guī)律和三參數(shù)換檔規(guī)律。然而不論是基于穩(wěn)定行駛工況的兩參數(shù)換檔規(guī)律，還是基于動(dòng)態(tài)過(guò)程的三參數(shù)換檔規(guī)律，都只能反映汽車(chē)的行駛狀態(tài)，而沒(méi)有充分考慮駕駛員操縱意愿以及汽車(chē)行駛環(huán)境對(duì)換檔時(shí)刻的影響。因此，近年來(lái)智能控制理論不斷地被引人到汽車(chē)換檔控制研究中來(lái)。目前，

2、基于智能換檔控制策略的研究主要有兩條路徑：第一，應(yīng)用智能控制理論等一些方法自動(dòng)識(shí)別出當(dāng)前行駛中的駕駛員意圖和汽車(chē)行駛環(huán)境，以此調(diào)整或選擇合適的換檔規(guī)律進(jìn)行換檔控制；第二，利用駕駛員的駕駛經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)專(zhuān)家的知識(shí)形成模糊推理規(guī)則，根據(jù)當(dāng)前汽車(chē)行駛參數(shù)，直接推理輸出檔位的基于專(zhuān)家系統(tǒng)的換檔控制策略。本文將根據(jù)第一條路徑，詳細(xì)闡述不同駕駛員意圖和行駛環(huán)境的識(shí)別方法及相應(yīng)的換檔控制策略，并以此建立汽車(chē)智能換檔控制系統(tǒng)。（二）基本換檔規(guī)律的弊端汽車(chē)基

3、本換檔規(guī)律包括最佳動(dòng)力性和最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律。最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律是在汽車(chē)行駛加速度曲線上，取同一油門(mén)開(kāi)度下相鄰兩檔加速度曲線的交點(diǎn)，然后將不同油門(mén)下相鄰兩檔加速度的交點(diǎn)連成曲線而獲得的。最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律則是保持油門(mén)不變，以原地起步連續(xù)換檔加速至某一車(chē)速時(shí)，總油耗最小為目標(biāo)函數(shù)而求得的。因此，當(dāng)汽車(chē)的實(shí)際行駛環(huán)境和汽車(chē)行駛狀態(tài)與求解最優(yōu)換檔規(guī)律的實(shí)驗(yàn)條件相近時(shí)，傳統(tǒng)的換檔規(guī)律給出的是使某一指標(biāo)最優(yōu)的檔位，如最佳經(jīng)濟(jì)性、最佳動(dòng)力性。但是當(dāng)

4、汽車(chē)實(shí)際行駛條件與最優(yōu)規(guī)律求解過(guò)程設(shè)定的條件有較大差別時(shí)，顯然給出的檔位不是最優(yōu)的或在某些區(qū)域不是最佳的。此外，當(dāng)汽車(chē)行駛中某一段時(shí)間內(nèi)追求的操作目標(biāo)與優(yōu)化目標(biāo)不一致時(shí)，最優(yōu)規(guī)律給出的檔位或確定的換檔點(diǎn)就可能是無(wú)法接受的。例如，在坡道行駛時(shí)的換檔循環(huán)問(wèn)題，低附著路面下的打滑問(wèn)題，以及在擁擠市區(qū)行駛時(shí)的頻繁換檔問(wèn)題等。由此我們發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)變速系統(tǒng)必須識(shí)別出行駛中的駕駛員意圖和當(dāng)前的行駛環(huán)境，然后據(jù)此調(diào)整或選擇相適應(yīng)的換檔規(guī)律。以下我們將用汽

5、車(chē)上通用傳感器信號(hào)來(lái)獲知汽車(chē)行駛狀態(tài)參數(shù)和駕駛員操縱特征參數(shù)，以此來(lái)推知駕駛員意圖和汽車(chē)行駛環(huán)境。（三）駕駛員意圖的識(shí)別一般來(lái)說(shuō)，駕駛員駕駛汽車(chē)采用大油門(mén)開(kāi)度或急踩油門(mén)加速時(shí)，表明他需要很強(qiáng)的加速性能，則此時(shí)自動(dòng)變速應(yīng)選擇最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律；當(dāng)油門(mén)開(kāi)度不大，汽車(chē)在平直公路上高速行駛時(shí)，表明他需要較高的燃油經(jīng)濟(jì)性，所以此時(shí)應(yīng)選擇最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律；然而駕駛員意圖不只是這兩種情況，更多的時(shí)候，駕駛員希望的是能夠兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的中間規(guī)律。

6、因此本文提出用[01]中的一個(gè)實(shí)數(shù)來(lái)描述這種駕駛員的意圖，稱(chēng)之為“經(jīng)濟(jì)性權(quán)數(shù)”，相應(yīng)地動(dòng)力性權(quán)數(shù)二1經(jīng)濟(jì)性權(quán)數(shù)（1）顯然，最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律的經(jīng)濟(jì)性權(quán)數(shù)為0，最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律的經(jīng)濟(jì)性權(quán)數(shù)為1。較高；（2）油門(mén)開(kāi)度較大，而加速度較小。由此，我們建立了油門(mén)開(kāi)度、油門(mén)開(kāi)度變化率、車(chē)速、加速度4個(gè)參數(shù)為輸入，上坡指數(shù)為輸出的模糊推理系統(tǒng)，如圖4所示。上坡指數(shù)取4個(gè)輸入?yún)?shù)推理的最小值作為系統(tǒng)的推理輸出，當(dāng)換檔控制系統(tǒng)檢測(cè)到上坡指數(shù)大于某一值時(shí)

7、，即認(rèn)為當(dāng)前處于上坡路面。上坡模式下，為克服行駛阻力，提供較大牽引力，一般較高車(chē)速時(shí)才升檔。同時(shí)可根據(jù)上坡指數(shù)相應(yīng)增大換檔延遲來(lái)避免換檔循環(huán)。2.下坡的識(shí)別及換檔策略汽車(chē)下坡時(shí)，一般油門(mén)開(kāi)度為零，而行駛加速度為正值，換檔控制系統(tǒng)則依此可識(shí)別汽車(chē)當(dāng)前處于下坡路面。汽車(chē)處于下坡路面時(shí)，往往先禁止升檔；若駕駛員踩制動(dòng)踏板，則降一檔，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果；若降檔后仍然加速，則再降一檔，直到利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)可以使汽車(chē)平穩(wěn)下坡。當(dāng)然在此過(guò)程中，還要監(jiān)

8、測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以避免過(guò)快降檔，造成發(fā)動(dòng)機(jī)超速。3.低附著路面的識(shí)別及換檔策略低附著路面主要是指濕滑路面和雪地路面，它的識(shí)別主要依靠ABS通過(guò)CAN總線傳送過(guò)來(lái)的4個(gè)輪速傳感器的信號(hào)。設(shè)前左、前右、后左、后右4個(gè)車(chē)輪角速度為ω1、ω2、ω3、ω4，則前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率可定義為然而強(qiáng)烈制動(dòng)和小半徑曲線行駛時(shí)，滑轉(zhuǎn)率也較高，所以必須排除這兩種工況的干擾。因此，為保證準(zhǔn)確性，低附、著路面識(shí)別判據(jù)可概括為：當(dāng)制動(dòng)燈卜不亮，橫向加速度小于一