基于比例電磁閥的液壓換擋油壓控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及液壓控制領域，尤其涉及一種基于比例電磁閥的液壓換擋油壓控制方 法。
【背景技術】
[0002] 在變速器的換擋過程中，根據油液油壓的變化和充油過程，可以將其分為:快速充 油階段、緩沖階段、階躍升壓階段和穩壓階段四個過程。在緩沖階段，如果實際油壓變化曲 線與理想油壓曲線差別較大，則容易引起換擋沖擊。所以對換擋系統進行油液壓力的閉環 與補償控制，大多集中在緩沖階段，即使緩沖階段的油壓變化曲線與理想油壓曲線的偏離 盡可能的小。
[0003] 在以往的控制方案中，以理想油壓曲線為目標，對換擋系統油壓變化進行閉環控 制。但這類方法有的沒有考慮系統油液溫度的變化，有的是先進行標定，求得溫度對油壓的 影響，以此作為前饋控制，再進行油壓的閉環控制。這種標定的方法工作量大且需要溫度傳 感器。
【發明內容】
[0004] 鑒于【背景技術】中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于比例電磁閥的液壓 換擋油壓控制方法，其能利用測量的比例電磁閥的等效電感，對輸出的油壓進行前饋控制 和反饋控制，降低實際輸出油壓與理想油壓的偏差，減小液壓換擋的油壓沖擊。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供了一種基于比例電磁閥的液壓換擋油壓控制方 法，其包括步驟1到步驟8。
[0006] 步驟1:對比例電磁閥輸入Pmi信號，并利用數據采集模塊采集輸入的電壓信號的 數據點和對應的電流信號的數據點，進而得到穩態電流電壓波形;其中PWM信號的頻率為f Hz，占空比D %，P麗信號的電壓幅值為E;數據采集模塊的采樣頻率為F Hz，在P麗信號的一 個周期內，采集的電壓信號的數據點數和對應的電流信號的數據點數：
[0007]
[0008] P麗信號的輸出c個周期的電壓信號，采集到的總的數據點數為c · η。
[0009] 步驟2:從采集的數據中提取電流曲線:PWM信號輸入的電壓只有OV和E兩個狀態， 若電壓從OV跳變到E的時間點為h，電壓從E跳變到OV的時間點為t 2,那么在^~丨2的時間段 內電流信號為上升狀態，得到的電流曲線為上升曲線;在步驟1中采集的數據點中電壓從OV 跳變到E的所有跳變點的集合ST1，電壓從E跳變到OV的所有跳變點的集合為T2JdPT 1的求 取方法為：
[0010] 如果V〇lt(m+l)-V〇ltm>El，那么Tl(k) =tm;
[0011] 如果乂〇11:(111+1)-￥〇11：111〈11，那么12(10 = 1：111;
[0012] 其中，tm代表第m點的時刻，VoI tm代表第m點的電壓值，k e (〇，m)，E1 = 0 · 8E。
[0013] 如果T2(I)CT1(I)，則去除T2(I)對應的電流信號數據點；如果T 1的數據點數比T2的 數據點數多一個，則去掉1^的最后一個對應的電流信號的數據點，保證T 2(I)XT1(I)且對應 的電流信號的數據點數相同；那么在任意的時間段TKlOwI^k)對應的電流曲線為第k段的 電流曲線，該電流曲線對應的電流函數為I(k)，由此提取出采集的數據點對應的所有電流 曲線以及電流函數。
[0014] 步驟3:對得到的所有電流曲線進行消除噪聲處理:對于PffM信號當相鄰的j個電流 曲線的時間間隔在2 · j以內時，視為電氣特性參數沒有變化，將這j個電流曲線通過下式求 和平均處理，以達到消除噪聲的作用：
[0015]
[0016]兵干，淚際哚戸后的電流函數，Kk)為截取的第k段電流函數。
[0017]步驟4:對消除噪聲后的電流曲線進行多項式曲線擬合，得到電感變化曲線。
[0018] 比例電磁鐵電路中的平均電流為I，I由采集到的所有消除噪聲后的電流函數I0 (k)中的電流求和平均得到;比例電磁鐵電路中的等效電阻為R，
[0019]
[0020] 當電感保持不變時，比例電磁鐵電路中的電感為L，那么電流變化關系滿足如下的 函數關系式：
[0021]
[0022] 其中，i(t)為電流i與時間t的關系函數，i(0)為初始電流，i(〇〇)為飽和電流。
[0023] 當電感變化時，將電感作為電流的函數L(i)，將電流i的變化過程分為1段，每一段 A t內的電感看做常暈U，那么在整個過程中，電流變化滿足如下的函數關系式：
[0024]
[0025] 當1趨于無窮大時，電流的變化函數如下：
[0026]
[0027] 其中，i(0)為初始電流，i(⑴）為飽和電流，且i(⑴）= I/(D%);
[0028] 對上式求導，得到電感L隨時間t的關系函數L(t):
[0029] L(t) =R*(i(〇〇)_i(t))/(di/dt)。
[0030] 步驟5:剔除電感函數L(t)中的偏差部分，得到有效的等效電感Ld。
[0031] 剔除偏差較大的起始和終止階段，并保留中間變化平穩的中間階段，以得到修正 的電感函數I/ (t)。
[0032] 如果dL(t)/dt<M，那么l/(t)=L(t)，其中M為依據電感函數L(t)及其導數人為設 定的值；
[0033]再對修正的電感函數l/(t)取平均，即得到所求的有效的等效電感Ld:
[0034] Ld=mean(L/ (t)) 〇
[0035] 步驟6:標定比例電磁閥的輸出油壓P與平均電流I和等效電感Ld的關系曲線。
[0036] 在一個油溫下，對比例電磁閥輸入占空比為D%的P麗信號，在比例電磁閥達到穩 態后，根據步驟1至步驟5得到平均電流I和等效電感Ld，并測量比例電磁閥的輸出油壓P。
[0037] 步驟7:在各個油溫下重復步驟6,得到比例電磁閥在各個油溫下輸出油壓P與平均 電流I和等效電感Ld的關系曲線，并將得到的數據存入數據庫，便于調用。
[0038] 步驟8:比例電磁閥的油壓控制過程分為s段，s段中的每一段持續的時間為ts，且 每一段控制過程分為:分析階段，持續的時間為t sl;前饋控制階段，持續的時間Sts2;以及 反饋控制階段，持續的時間為ts3 ;且ts = tsl+ts2+ts2。
[0039] 分析階段:設定輸出的油壓為PQ，調用數據庫中的數據，得到在常溫下油壓Po所需 要的PWM信號的占空比為Do%，并將此PWM信號輸入比例電磁閥，依據步驟1至步驟5得到真 實的平均電流If和等效電感Lf，根據占空比Do %、平均電流If和等效電感Lf，參照數據庫得到 該時間段的油溫Tf。
[0040] 前饋控制階段:根據油溫Tf和設定的油壓Po,參照數據庫求出此時所需要的PWM信 號的占空比Df %，并將該PffM信號輸入比例電磁閥。
[0041] 反饋控制階段:將該階段分為多步，每步以比例電磁閥輸出的實際油壓為反饋量， 對油壓進行PID控制，以得到油壓的實際輸出曲線;在反饋控制階段采用增量式PID控制，控 制公式如下：
[0042] AD(w)=D(w)-D(w-l)
[0043] Δ D(w) =Kp[e(w)_e(w_l) ]+Kie(w)+KD[e(w)_2e(w_l )+e(w_2)]
[0044] 其中，Kp，K1，Kd分別為比例、積分和微分參數，D (w)為第w步輸入的HVM信號的占空 比，e(w)為第w步的設定油壓與實際油壓的偏差。
[0045] 通過調整比例參數Kp、積分參數心和微分參數Kd，以調整相鄰兩步之間PffM信號的 占空比的增量AD(W)，進而減少設定油壓與實際油壓的偏差，使得此段輸出的油壓達到Po， 且油壓的實際輸出曲線的變化呈線性變化。
[0046] 選擇比例電磁閥的油壓控制過程的分段數s，如下：
[0047]按照下式選擇合適的分段數s :
[0048] 1
[0050]其中，P(j)，Po(j)分別為第j步的實際輸出油壓和設置的輸出油壓，Ap1為第i段 控制過程的實際輸出油壓和設置的輸出油壓的偏離程度，A p為整個控制過程的實際輸出 油壓和設置的輸出油壓的偏離程度，k為每段控制過程的的總步數。
[0051]選取多個分段數進行試驗，找出Ap最小的分段數s，每一段都