專利名稱：一種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法
技術領域：
本發明涉及的是離合器結合控制方法，尤其是一種電控機械式自動變速系統中的基于模糊控制技術的離合器結合控制方法。
背景技術：
電控機械式自動變速器又稱AMT，它在原有的手動變速器結構的基礎上，通過加裝電子自動操縱機構，取代了原來由駕駛員人工完成的離合器分離、接合、摘檔與掛檔以及發動機相應同步調節等操作，最終實現換檔全過程序列操縱的自動化。它與其他類型的自動變速系統相比，最大優點是保留了傳統的機械式變速器結構基本不變，所以原來的變速器生產線不用更改，生產繼承性好，投入的費用也較低。且齒輪傳動效率高，機構緊湊、工作可靠，所以AMT將成為我國今后的汽車自動變速器發展的重點。
離合器安裝在發動機與變速器之間，用來分離或接合前后兩者之間的動力聯系，是傳動裝置中最關鍵的部件之一。它能保證發動機空載啟動，使車輛獲得平穩起步以及緊急制動時防止過載。離合器的接合過程比較復雜，在汽車不同的工況下，離合器接合過程也不同。離合器結合過程的控制是AMT控制的核心部分，也是最復雜的部分，本發明根據電控機械式自動變速器系統的控制的需求，提出了一種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，對AMT的發展具有十分重大的意義。
離合器結合過程的控制方法要求離合器結合平穩以減少沖擊感并且快速以減少摩擦延長離合器壽命，其關鍵技術包括離合器半結合點(即離合器主、從動盤相接觸時離合器位置)的確定和離合器橫向速度的選擇。
當前離合器結合控制方法主要采用健壯算法和PID算法。
健壯算法的缺點是◆建模困難，須由高級專家確定參數；◆移植性差，每個系統參數都需要重新測定；
◆算法復雜，不適合用在汽車這樣對實時性要求很高的系統上。
PID算法的缺點是◆不適合汽車行駛時的復雜環境，很難兼顧離合器結合平穩、快速的要求；◆小油門，負載大時，PID算法不能對離合器進行正確的控制。
發明內容
本發明的目的是為克服上述不足而提出一種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，實現了起步和換檔時，離合器平穩、快速的結合。
本發明解決技術問題所用的技術方案這種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，實現步驟如下1)、確定半結合點位置1.1)、以發動機速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入參數，轉速變化量Δw為輸入語言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語言變量2；輸出語言變量為離合器完全分離點至名義起始接合點之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數。Δw的模糊論域為{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域為{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、對ΔL進行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進一步通過等腰三角形隸屬函數獲得ΔL的值；2)、確定離合器橫向結合速度2.1)、第一階段與第三階段都為快速結合，直接根據油門開度就可確定離合器橫向結合速度；2.2)、第二階段采用模糊控制技術進行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號傳給控制芯片，由該信號確定控制離合器的脈沖寬度，進而控制電磁閥的不同開關時間，滿足離合器不同的接合速度。
本發明有益的效果采集當前汽車狀態以及駕駛員意圖，通過模糊控制技術，準確找到離合器半結合點位置，并采用適宜的離合器橫向結合速度，從而減少離合器結合中的磨損，使得起步或換檔過程平穩、快速。控制離合器結合時，先確定半結合點，之后采用適當的橫向速度結合即可。
圖1離合器行程圖；圖2離合器橫向結合速度控制流程；圖3離合器結合第二階段詳解；圖4奇瑞QQ離合器半結合點測試；圖5奇瑞QQ離合器橫向結合速度測試；圖6司機操作與本算法控制比對圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
離合器在結合過程中分為三個階段(如圖1)●I消除離合器間隙階段此階段無轉矩傳遞，應快速接合離合器。
●II滑磨階段因為此階段開始傳遞滑磨轉矩，離合器接合速度應按需減慢，但只要沖擊度控制在可接受的范圍內，就應使離合器以盡快的速度完成滑磨階段，以減小滑磨時間和滑磨功。并在此階段末期恢復供油。
●III同步接合階段完全同步后再使離合器以最快的速度接合。
本算法主要解決離合器半結合點位置(亦即第I階段與第II階段的分界點)的確定和橫向結合速度控制問題。下面分別進行闡述一、確定半結合點位置本發明采用模糊控制理論，以發動機速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入參數。其基本原理在進行離合器結合點位置搜尋測得時，讓發動機節氣門開度保持不變且使汽車處于停止狀態。當離合器主、從動盤相接觸時，原來平穩運轉的發動機會因受到突加載荷的影響而降低轉速，但轉速下降的程度與離合器結合速度關系很大。因此，可以根據發動機轉速下降的情況以及離合器結合速度來判斷離合器起始結合點位置，即半結合點位置。亦可采用其他參數為輸入參數，只需能反映汽車目前行駛狀態和駕駛員意圖即可。
轉速變化量Δw為輸入語言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語言變量2；輸出語言變量為離合器完全分離點至名義起始接合點之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL(即控制量)。
Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數。Δw的模糊論域為{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域為{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}。
對ΔL進行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進一步通過等腰三角形隸屬函數獲得ΔL的值。
二、確定離合器橫向結合速度離合器控制流程如(圖2)所示第一階段與第三階段都為快速結合，直接根據油門開度就可確定離合器橫向結合速度。
第二階段較為復雜，本發明采用模糊控制技術進行分段定速。由離合器行程傳感器把離合器位移信號傳給控制芯片，由該信號確定控制離合器的脈沖寬度(即PWM波)。進而控制電磁閥的不同開關時間，滿足離合器不同的接合速度。
第二階段的具體過程如圖3，L2為第二階段，將其劃分為若干段，分為BC、CD、DE三個段，每段的位移均為勻速直線運動，每段的行進時間見圖。
以油門開度β為輸入語言變量1；與目標位移差值ΔS為輸入語言變量2；輸出語言變量為離合器下一階段橫向結合速度相對標準離合器橫向結合速度差值Δv。
β的模糊集為F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集為F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目標點為原點)，v的模糊集為F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。β為非常規隸屬關系，需實際測試，可參考本發明在奇瑞QQ上測得的數據；ΔS采用等腰三角形為隸屬函數。β的模糊論域為{0，1，2，3}；ΔS的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}。
對Δv進行插值，從而獲得Δv的模糊論域，通過等腰三角形隸屬函數得到Δv的值，進一步得到v，從而獲得所對應的脈沖波(PWM)占空比。
通過自己的TCU(AMT控制盒)替換奇瑞QQ的TCU，利用本發明的離合器控制算法，獲得了預期的效果。
首先測試半結合點位置在奇瑞QQ上測得發動機轉速下降速度Δw的基本論域{-220，0}，單位轉/分；離合器橫向結合速度ΔX的基本論域{0，0.5}單位mm；離合器偏離半結合點平均值的距離ΔL的基本論域{-0.8，+0.8}，單位mm圖4為由本發明所描述算法所得的離合器半結合點判斷圖其次測試離合器橫向結合速度在奇瑞QQ上測得ΔS的基本論域為{-0.3，+0.3}，單位mm；Δv基本論域{-0.6，+0.6}單位mm/s；β的基本論域見下表
圖5為由本發明所描述算法所得的離合器橫向結合速度選擇圖最后，測試由本發明算法控制的離合器結合質量圖6為采用本發明所描述的模糊控制算法與司機操作時離合器行程的比對圖。由圖6可以看出，第二階段本算法控制和司機控制基本相同，而且，由本算法控制的離合器結合時間略短，說明在本算法控制下，離合器結合平穩、快速。
權利要求
1.一種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，其特征是實現步驟如下1)、確定半結合點位置1.1)、以發動機速度改變量和離合器橫向位移改變量為輸入參數，轉速變化量Δw為輸入語言變量1；離合器接合的位移變化量ΔX為輸入語言變量2；輸出語言變量為離合器完全分離點至名義起始接合點之間距離的歷史記錄值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集為F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集為F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集為F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作為隸屬函數。Δw的模糊論域為{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊論域為{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、對ΔL進行插值，從而獲得ΔL的模糊論域，進一步通過等腰三角形隸屬函數獲得ΔL的值；2)、確定離合器橫向結合速度2.1)、第一階段與第三階段都為快速結合，直接根據油門開度就可確定離合器橫向結合速度；2.2)、第二階段采用模糊控制技術進行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號傳給控制芯片，由該信號確定控制離合器的脈沖寬度，進而控制電磁閥的不同開關時間，滿足離合器不同的接合速度。
2.根據權利要求1所述的基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，其特征在于所述的離合器在結合過程中分為三個階段2.1)、第一階段，即消除離合器間隙階段此階段無轉矩傳遞，應快速接合離合器；2.2)、第二階段，即滑磨階段此階段開始傳遞滑磨轉矩，離合器接合速度應按需減慢，但只要沖擊度控制在可接受的范圍內，就應使離合器以盡快的速度完成滑磨階段，以減小滑磨時間和滑磨功，并在此階段末期恢復供油；2.3)、第三階段，即同步接合階段完全同步后再使離合器以最快的速度接合。
3.根據權利要求1所述的基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，其特征在于第二階段的具體過程，L2為第二階段，將其劃分為若干段，分為BC、CD、DE三個段，每段的位移均為勻速直線運動，以油門開度β為輸入語言變量1；與目標位移差值ΔS為輸入語言變量2；輸出語言變量為離合器下一階段橫向結合速度相對標準離合器橫向結合速度差值Δv；β的模糊集為F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集為F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目標點為原點)，v的模糊集為F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}；β為非常規隸屬關系，需實際測試，ΔS采用等腰三角形為隸屬函數；β的模糊論域為{0，1，2，3}；ΔS的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；對Δv進行插值，從而獲得Δv的模糊論域，通過等腰三角形隸屬函數得到Δv的值，進一步得到v，從而獲得所對應的脈沖波占空比。
全文摘要
本發明涉及一種基于模糊控制技術的離合器結合控制方法，實現步驟如下1)確定半結合點位置；2)確定離合器橫向結合速度；2.1)第一階段與第三階段都為快速結合，直接根據油門開度就可確定離合器橫向結合速度；2.2)第二階段采用模糊控制技術進行分段定速，由離合器行程傳感器把離合器位移信號傳給控制芯片，由該信號確定控制離合器的脈沖寬度，進而控制電磁閥的不同開關時間，滿足離合器不同的接合速度。本發明有益的效果采集當前汽車狀態以及駕駛員意圖，準確找到離合器半結合點位置，并采用適宜的離合器橫向結合速度，從而減少離合器結合中的磨損，使得起步或換檔過程平穩、快速。
文檔編號F16D48/06GK1737397SQ20051006073
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月12日 優先權日2005年9月12日
發明者呂攀, 劉瀚宇, 楊國青, 潘杭平, 李紅, 吳朝暉, 趙民德 申請人:浙江大學