电控机械式自动变速器智能换挡策略建模研究

贾丙硕，宋定波，冀永强



电控机械式自动变速器智能换挡策略建模研究

贾丙硕，宋定波，冀永强

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

AMT不仅符合车辆在运行过程中的经济性、动力性等基本性能要求，还能克服手动变速器换挡控制不当带来的驾驶、乘坐体验不佳等问题。文章主要通过对不同行驶路况的变量参数进行识别，克服参数的变化带来的差异性，对其换挡车速进行修正，从而实现电控机械式自动变速器的智能换挡策略，提高车辆换挡的性能和品质。

AMT；换挡规律；智能策略

1 概论

1.1 研究背景及目的

AMT换挡策略由于其复杂的技术特性，仍然有一些技术没有达到最优化，需要进一步分析研究。基于AMT智能换挡控制品质提升研究，使车辆在不同工况下能够实时的工作在最佳工作挡，提升车辆各项性能，在实际生活中具有较强实用价值。

1.2 国内外研究现状

Zhisen Zhang等（2013）通过分析同步的影响因素，研究了同步时间的变化，在道路试验中条件下使用效率舒适度评价进一步分析，表明开发的AMT换挡控制策略是合理的[1]。王飞（2015年）重点研究了AMT的换挡控制品质，而且还对其可靠性、安全性、舒适性等性能提升进行研究。陈荣章等（2017）研究了离合器在起步结合时的换挡控制规律，通过设计双层模糊执行机构，为AMT换挡时的离合器接合提供理论技术支撑[2]。

2 电控机械式自动变速器换挡策略研究

2.1 最佳动力性及经济性换挡规律

为了实现变速及变扭的目的，要对车辆进行换挡。当前车辆上大多采用有级变速器，对于这种变速器，当道路路况或者车辆负载发生变化时，如要获得最佳动力性就要合理的变换档位，使得发动机工作在最大功率点附近[3]。

车辆的最佳经济性换挡规律目的就是要使车辆尽可能的省油。在此换挡规律制定过程中，依据燃油消耗率作为换挡的根据，尽量使汽车在低油耗的档位上行驶。

2.2 基于改进型的最小二乘法参数识别及最优换挡策略制定

车辆在离合器结合并且没有驾驶员制动操作的情况下，此时车辆运动的动力学方程为：

对于广义坡度值和整车质量的识别，将运用此改进型的最小二乘法进行识别。该过程中，我们取遗忘因子的值为1，广义坡度值的值为0.8。

3 AMT离合器执行机构的智能控制策略

3.1 传统自适应PSD算法

由Marsik等学者提出的无需辨识的自适应控制算法，性能指标由过程误差的几何特性建立，从而形成自适应PSD控制规律[6]。该方法不需要识别过程参数，只需要在线实时检测过程期望输出和实际输出就可以形成自适应控制规律，因而这类自适应控制器简单性和实现性得到很大提高。

3.2 单神经元自适应PSD控制

图1 单神经元PSD控制结构图

将自适应PSD控制算法与单神经元自适应PID控制器结合起来，就构成了本文使用的单神经元自适应PSD控制器，其结构如图3.1所示[7]。

yr为设定值，y为输出值，经转换器后转为神经元的输入量x1，x2，x3。

单神经元自适应PSD控制算法如下：

式中

否则：

上述几个式中，

可调参数学习效率ηi，ηp，ηd能够影响单神经元自适应PSD控制算法的运行效果，故将通过仿真与实验所得到的规律总结如下：

（1）对阶跃输入，若被控对象产生多次正弦衰减现象，应减小ηp，其他参数不变。

（2）若被控对象上升时间长，增大ηi又导致超调过大，可适当增加ηp，其他参数不变。

（3）在开始调整时，ηd选择较小值，当调整ηi和ηp，使被控对象具有良好的特性时，在逐渐增大ηd，而其他参数不变，使系统输出基本无纹波。

4 总结与展望

4.1 结论

汽车智能换挡策略能适应不同的驾驶环境、驾驶意图等具体要求。本文对AMT智能换挡策略特性进行了深入分析和研究，取得的如下主要研究成果：

（1）建立AMT的最佳经济性和最佳动力性的基本换挡策略模型，为不同路况下的改进型换挡策略的研究奠定了理论依据。

（2）制定在不同坡道上的换挡策略，实现了车辆在坡道上AMT智能换挡的最佳性能。

（3）对离合器执行机构的控制算法进行研究，从而对AMT换挡的三个运行状态更好的智能化控制。

4.2 展望

本文中没有考虑驾驶员类型，而在车辆的实际操作中，不同性格的驾驶员有着自己的驾驶风格，对于不同的驾驶员而采用相同的换挡模式是不能适应不同驾驶员的个性要求，因而识别驾驶员的驾驶风格进而选取适合驾驶员的换挡策略将是未来的一个非常关键的发展技术趋势。

[1] Bourke J, Roper S. AMT adoption and innovation: An investigation of dynamic and complementary effects[J]. Technovation, 2016, 55- 56:42-55.

[2] 王飞.电控机械式自动变速器控制品质提升研究及试验[D]. 广东工业大学, 2015.

[3] 关文达.汽车构造.第4版[M].机械工业出版社, 2016.

[4] 董伟,于秀敏,张友坤.汽车下长坡时发动机制动CVT控制策略[J]. 吉林大学学报(工), 2006, 36(5):650-653.

[5] Ohnishi H, Ishii J, Kayano M, et al. A study on road slope estima -tion for automatic transmission control[J].Jsae Review, 2000, 21(2): 235-240.

[6] 梁景凯,曲延滨.智能控制技术[M].哈尔滨工业大学出版社,2016.

[7] 谢莹.基于Petri网和Stateflow的柔性制造系统仿真[D].西南交通大学.2003.

Research on Intelligent Gear Shift Strategy Modeling of AMT

Jia Bingshuo, Song Dingbo, Ji Yongqiang

( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi'an 710064 )

AMT not only meets the basic performance requirements of the economy and power of the vehicle during operation, but also overcomes the problems of poor driving and riding experience caused by improper shifting of the manual transmission. This paper mainly recognizes the variable parameters of different driving road conditions, overcomes the difference caused by the change of parameters, and corrects the shifting speed of the vehicle to realize the intelligent shifting strategy of the electronically controlled mechanical automatic transmission and improve the shifting of the vehicle. Performance and quality.

AMT; shifting rules; intelligent strategy

A

1671-7988(2019)03-51-03

U462

A

1671-7988(2019)03-51-03

U462

贾丙硕（1993-），男，长安大学汽车学院硕士研究生，车辆工程专业。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.014