基于人-車(chē)-路系統(tǒng)的自動(dòng)變速車(chē)輛智能換檔策略研究.pdf

1、自動(dòng)變速器是電子技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，它大大提高了汽車(chē)使用的方便性，降低了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步滿(mǎn)足了人們對(duì)汽車(chē)的使用要求。換擋策略是汽車(chē)自動(dòng)變速系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)自動(dòng)變速器系統(tǒng)性能的要求也日益提高，已不再滿(mǎn)足僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)換擋操縱的自動(dòng)化，而是希望自動(dòng)變速器系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足不同行駛環(huán)境與駕駛意圖的具體要求，實(shí)現(xiàn)更高的整體動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，擁有更優(yōu)良的乘坐舒適性。因而，智能型換擋策略將是今后自動(dòng)變速技

2、術(shù)發(fā)展的方向。
　　 本文的研究工作是結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于人-車(chē)-路信息識(shí)別的機(jī)械自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)理論研究”進(jìn)行的，其中心內(nèi)容是通過(guò)對(duì)不同的道路條件與駕駛員意圖進(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)相應(yīng)條件下的換擋策略進(jìn)行修正，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速系統(tǒng)的智能化。
　　 為了簡(jiǎn)化換擋策略開(kāi)發(fā)過(guò)程，本文首先建立了汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的模型，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)模型、離合器模型、變速器模型以及輪胎與車(chē)身模型，并通過(guò)試驗(yàn)車(chē)輛的實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證。

3、仿真模型的建立，為特定的行駛環(huán)境與駕駛意圖下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真奠定了基礎(chǔ)。此外，還建立了基本換擋策略，包括最佳動(dòng)力性換擋策略與最佳經(jīng)濟(jì)性換擋策略，為不同工況下?lián)Q擋策略的制定提供了初步依據(jù)。
　　 由于基本換擋策略在坡道行駛中效果欠佳，因此本文在分析汽車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用一種改進(jìn)型最小二乘法對(duì)整車(chē)質(zhì)量與廣義坡度值進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，此算法可以克服采用單一遺忘因子的最小二乘識(shí)別法對(duì)于變化不同步的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)效果不佳的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)

4、上，制定了坡道換擋策略并進(jìn)行了實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明：新型換擋策略能有效地解決傳統(tǒng)換擋策略在坡道行駛中存在的問(wèn)題，更好的滿(mǎn)足了自動(dòng)變速器坡道行駛的要求。
　　 基本換擋策略在低附著路面上行駛時(shí)，可能出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪過(guò)度滑轉(zhuǎn)，從而降低車(chē)輛動(dòng)力性與穩(wěn)定性。因此，本文針對(duì)自動(dòng)變速車(chē)輛在低附著路面的行駛工況，提出一種通過(guò)協(xié)調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度與變速器擋位，以實(shí)現(xiàn)牽引力控制為目標(biāo)的換擋策略。首先，本文利用分析附著系數(shù)-滑移率曲線斜率的方法

5、確定最佳滑移率，然后針對(duì)目標(biāo)滑移率，采用基于反饋線性化的滑模控制方法求解所需驅(qū)動(dòng)力矩。同時(shí)，查詢(xún)由動(dòng)態(tài)規(guī)劃法得出的不同驅(qū)動(dòng)力矩與車(chē)輪轉(zhuǎn)速下節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和擋位MAP圖即可獲得所需節(jié)氣門(mén)開(kāi)度與擋位。仿真結(jié)果表明，此種換擋策略能有效地控制驅(qū)動(dòng)輪的滑移率，并對(duì)行駛路況變化具有較強(qiáng)的魯棒性，提高了自動(dòng)變速車(chē)輛在低附著路面的加速性能與操縱穩(wěn)定性。
　　 在研究了坡道與低附著路面行駛的換擋策略基礎(chǔ)上，本文又分析了擁堵路段、顛簸路段等行駛環(huán)境及不

6、同駕駛意圖的特點(diǎn)，以及傳統(tǒng)換擋策略在這些工況的運(yùn)行中所存在的弊端，并針對(duì)各種工況下的換擋策略進(jìn)行了修正，同時(shí)制定了行駛環(huán)境與駕駛意圖的識(shí)別方法并通過(guò)試驗(yàn)予以驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，對(duì)行駛環(huán)境與駕駛意圖的耦合工況進(jìn)行了分析，并制定了綜合換擋策略并通過(guò)模擬仿真對(duì)其有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 最后，本文在分析了與換擋策略相關(guān)的信號(hào)獲取方式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自動(dòng)變速控制器的硬件系統(tǒng)，并根據(jù)模塊化理念設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)。
　　 總之，本文對(duì)自動(dòng)