自動變速汽車智能換檔控制系統(tǒng)研究模板

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1、資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 自動變速汽車智能換檔控制系統(tǒng)研究 ( 一 ) 引言 換檔控制策略是汽車自動變速控制的關鍵技術。 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 , 還是基于動態(tài)過程的三參數(shù)換檔規(guī)律 , 都只能反映汽車的 行駛狀態(tài) , 而沒有充分考慮駕駛員操縱意愿以及汽車行駛環(huán)境對 換檔時刻的影響。因此 , 近年來智能控制理論不斷地被引人到汽車 換檔控制研

2、究中來。當前 , 基于智能換檔控制策略的研究主要有兩 條路徑 : 第一 , 應用智能控制理論等一些方法自動識別出當前行駛 中的駕駛員意圖和汽車行駛環(huán)境 , 以此調整或選擇合適的換檔規(guī) 律進行換檔控制 ; 第二 , 利用駕駛員的駕駛經(jīng)驗及相關專家的知識 形成模糊推理規(guī)則 , 根據(jù)當前汽車行駛參數(shù) , 直接推理輸出檔位的 基于專家系統(tǒng)的換檔控制策略。本文將根據(jù)第一條路徑 , 詳細闡述 不同駕駛員意圖和行駛環(huán)境的識別方法及相應的換檔控制策略 , 并以此建立汽車智能換檔控制系統(tǒng)。 ( 二) 基本換檔規(guī)律的弊端 汽車基本換檔規(guī)律

3、包括最佳動力性和最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律。 最 佳動力性換檔規(guī)律是在汽車行駛加速度曲線上 , 取同一油門開度 下相鄰兩檔加速度曲線的交點 , 然后將不同油門下相鄰兩檔加速 度的交點連成曲線而獲得的。 最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律則是保持油門不 變, 以原地起步連續(xù)換檔加速至某一車速時 , 總油耗最小為目標函 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 數(shù)而求得的。因此 , 當汽車的實際行駛環(huán)境和汽車行駛狀態(tài)與求解 最優(yōu)換檔規(guī)律的實驗條件相近時 , 傳統(tǒng)的換檔規(guī)律給出的是使某 一指標最優(yōu)的檔位 , 如最佳經(jīng)濟性、 最佳動力

4、性。 可是當汽車實際 行駛條件與最優(yōu)規(guī)律求解過程設定的條件有較大差別時 , 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。另外 , 當汽車行駛 中某一段時間內追求的操作目標與優(yōu)化目標不一致時 , 最優(yōu)規(guī)律 給出的檔位或確定的換檔點就可能是無法接受的。例如 , 在坡道行駛時的換檔循環(huán)問題 , 低附著路面下的打滑問題 , 以及在擁擠市區(qū)行駛時的頻繁換檔問題等。 由此我們發(fā)現(xiàn) , 自動變速系統(tǒng)必須識別出行駛中的駕駛員意圖和當前的行駛環(huán)境 , 然后據(jù)此調整或選擇相適應的換檔規(guī)律。以下我們將用汽車上通用傳感器信號來獲知汽車行駛狀態(tài)參數(shù)和駕駛員操縱特征

5、參數(shù) , 以此來推知駕駛員意圖和汽車行駛環(huán)境。 ( 三) 駕駛員意圖的識別 一般來說 , 駕駛員駕駛汽車采用大油門開度或急踩油門加速 時 , 表明她需要很強的加速性能 , 則此時自動變速應選擇最佳動力 性換檔規(guī)律 ; 當油門開度不大 , 汽車在平直公路上高速行駛時 , 表明她需要較高的燃油經(jīng)濟性 , 因此此時應選擇最佳經(jīng)濟性換檔規(guī) 律; 然而駕駛員意圖不只是這兩種情況 , 更多的時候 , 駕駛員希望 的是能夠兼顧動力性和經(jīng)濟性的中間規(guī)律。因此本文提出用 [0,1] 中的一個實數(shù)來描述這種駕駛員的意圖 , 稱之為 ”經(jīng)濟性

6、權數(shù) ”,相 應地動力性權數(shù)二 1-經(jīng)濟性權數(shù) ( 1) 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 顯然 , 最佳動力性換檔規(guī)律的經(jīng)濟性權數(shù)為 0, 最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律的經(jīng)濟性權數(shù)為 1。 圖 1 是駕駛員意圖識別算法的框圖。 我們把駕駛員意圖識別分為兩種情況 : 行駛工況和制動工況 , 以是否踩制動踏板來判別。對于行駛工況 , 以油門開度和油門開度變化率 , 這兩個駕駛員操縱特 征參數(shù)為輸人 , 以經(jīng)濟性權數(shù)

7、為輸出 , 建立駕駛員意圖識別模糊推 理系統(tǒng)。圖 2 為模糊推理識別結果。對于制動工況 , 對制動減速度 進行歸一化處理 , 使最大制動減速度對應動力性權數(shù) 1, 制動減速 度零對應動力性權數(shù) 0, 這樣就建立了制動減速度與動力性權數(shù)的一一對應。 識別了當前的駕駛員意圖 , 獲得相應的經(jīng)濟性、 動力性權數(shù)之 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 后, 以此計算。相應的換檔規(guī)律 , 即可較好地體現(xiàn)

8、駕駛員的意圖。 ( 四) 汽車行駛環(huán)境識別及相應換檔策略 1.上坡的識別及換檔策略 汽車行駛在上坡路面上 , 行駛阻力明顯增加 , 同時駕駛員對油門踏板的操作也顯著 : 區(qū)別于平直路面上行駛 , 圖 3 為一段時間內油門和油門開度變化率出現(xiàn)時間統(tǒng)計分布圖。 由圖可見 , 由于行駛阻力的增加 , 上坡行駛時的油門開度和油 門開度變化率明顯增加?？墒俏覀冎? , 在汽車起步或加速時 , 油 門開度和油門開度變化率也有相同的變化 , 因此我們再引入

9、兩條 推理規(guī)則來識別上坡道路 : ( 1) 車速較高 ; ( 2) 油門開度較大 , 而加 速度較小。由此 , 我們建立了油門開度、 油門開度變化率、 車速、 加速度 4 個參數(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 個輸入?yún)?shù)推理的最小值作為系統(tǒng)的推理輸出 , 當換檔控制系統(tǒng)檢測到上坡指數(shù)大于某一值時 , 即認為當前處于 上坡路面。 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。

10、 上坡模式下 , 為克服行駛阻力 , 提供較大牽引力 , 一般較高車 速時才升檔。同時可根據(jù)上坡指數(shù)相應增大換檔延遲來避免換檔循 環(huán)。 2.下坡的識別及換檔策略 汽車下坡時 , 一般油門開度為零 , 而行駛加速度為正值 , 換檔 控制系統(tǒng)則依此可識別汽車當前處于下坡路面。 汽車處于下坡路面時 , 往往先禁止升檔 ; 若駕駛員踩制動踏板 , 則降一檔 , 以提高發(fā)動機制動效果 ; 若降檔后依然加速 , 則再降一 檔, 直到利用發(fā)動機制動能夠使汽車平穩(wěn)下坡。當然在此過程中 , 還要監(jiān)測發(fā)動機轉速 , 以避

11、免過快降檔 , 造成發(fā)動機超速。 3.低附著路面的識別及換檔策略 低附著路面主要是指濕滑路面和雪地路面 , 它的識別主要依 靠 ABS 經(jīng)過 CAN; 總線傳送過來的 4 個輪速傳感器的信號。 設前左、前右、 后左、 后右 4 個車輪角速度為 ω-1、 ω-2、 ω-3、 ω-4, 則前輪驅動汽車的驅動輪滑轉率可定義為 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 然而強烈制動和小半徑曲線行駛時 , 滑轉率也較高 , 因此必須 排除這兩種工況的干擾。因此 , 為保證準確性 , 低附、 著路

12、面識別 判據(jù)可概括為 : 當制動燈卜不亮 , 橫向加速度小于一定值的情況下 , 若一段時間內的平均驅動輪滑轉率大于規(guī)定值 , 則認為當前為低 附著路面。其中橫向加速度的算法如圖 5 所示 ( L 為兩輪間距 , R 為 彎道半徑 , α-h 為橫向加速度 ) 。 低附著路面下的換檔控制策略主要是為了保證行駛穩(wěn)定性 , 避免打滑現(xiàn)象 , 因此可概括為 : 加大換檔延遲 , 減少換檔次數(shù) , 避免扭矩跳躍 ; 提前升檔、 推遲降檔 , 一以二檔起步 , 限制過大驅動扭矩等。

13、 4.擁擠市區(qū)的識別及換檔策略 汽車在擁擠的市區(qū)行駛 , 其行駛狀態(tài)參數(shù)和駕駛員操縱特征 參數(shù)具有一定的統(tǒng)計分布特性 , 如圖 6 所示。 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 由圖可見 , 以軸矩系數(shù) ( 驅動軸轉矩 /轉速 ) 和汽車平均車速為 識別參數(shù) , 可較好的區(qū)分市區(qū)、 郊區(qū)和高速公路。 其中軸矩系數(shù)可 經(jīng)過油門開度、 發(fā)動機轉速和當前檔位的變速比計算得到。同時 , 從圖中還能夠發(fā)現(xiàn) , 在擁擠的市區(qū)和郊區(qū)兩個統(tǒng)計區(qū)、 域中有一小 塊重疊部分。這是由市

14、區(qū)和郊區(qū)行駛本身的模糊性所引起的 , 因此 對這部分重疊區(qū)域采用保持上一次識別結果的處理方法。 由于在擁擠的市區(qū)內行駛 , 基本處于走走停停的狀態(tài) , 因此為提高乘坐舒適性 , 降低油耗 , 在識別出市區(qū)環(huán)境后 , 應禁用一檔 , 以二檔起步行駛。 ( 五) 汽車智能換檔控制系統(tǒng) 在駕駛員意圖和行駛環(huán)境識別的基礎上 , 我們建立了汽車智 能換檔控制系統(tǒng) , 如圖 7 所示。該系統(tǒng)對不同行駛環(huán)境識別具有優(yōu) 先級 , 當系統(tǒng)識別出低附著路面時 , 直接調用控制器內存 4 條換檔