基于客观评价的双离合器自动变速器换挡控制技术研究

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1、—————————————————————基于客观评价的双离合器自动变速器换挡控制技术研究—————————————————————ResearchonGearshiftControlforDualClutchTransmissionBasedonObjectiveEvaluation————————————作者姓名：付尧专业名称：车辆工程研究方向：汽车传动系统理论与控制指导教师：雷雨龙教授学位类别：工学博士培养单位：汽车工程学院论文答辩日期：2015年6月7日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职

2、称工作单位盲审专家盲审专家工作单位主席母德强教授长春工业大学盲审专家盲审专家工作单位委员刘薇娜教授长春理工大学秦贵和教授吉林大学王登峰教授吉林大学王红岩教授解放军装甲兵工程学院雷雨龙教授吉林大学何仁教授江苏大学宗长富教授吉林大学摘要近年来，双离合器自动变速器（DCT）以其效率高、换挡品质优良和生产继承性好等优点受到国内外整车及零部件厂商的广泛关注。DCT换挡控制技术是电控系统开发的核心，挡位决策和换挡过程控制是其研究的主要内容。本文结合国家863高科技计划资助项目“双离合器自动变速器产业化技术开发-换挡品质客观评价及数字化标定技术

3、开发(2012AA111712)”和教育部博士点基金项目“自动变速器数字化标定关键技术研究(20120061110027)”，以提高换挡品质与控制系统鲁棒性、缩短控制系统开发时间、节约开发成本为目标，系统开展基于换挡品质客观评价的DCT换挡控制技术研究，重点研究基于理想换挡过程的换挡品质客观评价技术、基于后备功率的挡位决策方法、换挡过程综合控制策略及控制品质优化等关键技术。主要内容如下：1)DCT整车系统建模与仿真。建立了基于DCT的整车动力学仿真平台，包括发动机模型、离合器及操纵机构模型、变速箱模型、车辆负载模型及驾驶员模型。采

4、用包含进气歧管、燃油蒸汽与油膜、动力输出子模型的发动机平均值模型模拟发动机稳态及动态响应。采用静摩擦+库伦+双曲正切摩擦模型模拟离合器实际传递扭矩，通过试验测得了摩擦系数与温度、滑摩转速的关系曲线。针对离合器液压控制系统分析了其工作机理，建立了包含PWM电磁阀、离合器液压缸模型在内的操纵机构简化模型。基于DCT不同工作状态，以动力传动系统模型为基础，研究了起步及换挡过程数学模型。针对所建立的仿真平台，以典型工况换挡过程仿真验证了其有效性。2)基于理想换挡过程的换挡品质客观评价技术及系统构建。以模型仿真为基础，提出理想换挡过程概念。

5、从不同信号源角度分析并构建DCT换挡过程的客观评价指标体系。设计指标提取所需的数据采集方案，采用Canoe-Matlab联合编程技术实现客观评价指标的在线提取。应用R型聚类分析方法对换挡过程指标进行分类，基于分类结果进行主成分分析（PCA）以优化指标体系。开发基于理想换挡过程的换挡品质客观评价模型，实现换挡品质在线和离线评价。3)基于后备功率的挡位决策方法。提出功率需求的概念，并通过理论推导转化为后备功率限定值。针对等速行驶后备功率限定值的计算需求，研究了基于EKF算法的车辆载荷及坡度估计技术，采用实车试验数据进行算法仿真验证。应

6、用动态规划（DP）I理论进行DCT静态换挡规律制定，将动力性和经济性解耦，以DP静态换挡规律为基础实现基于后备功率的挡位决策方法。4)换挡过程综合控制及控制品质优化。分析了典型工况换挡机理，并采用DCT换挡过程简化仿真模型着重分析了DCT换挡过程中两离合器切换时序的协调控制问题。提出Power-on升挡、降挡的综合控制策略。基于二次型最优控制理论，设计扭矩相分离离合器滑摩转速控制器，满足滑摩转速的控制精度和响应速度需求。针对离合器油压控制中的非线性、时变特点，提出了离合器油压的滑模变结构控制方法，实现油压的快速高精度控制。以基于理

7、想换挡过程的评价模型作为适应度函数，采用粒子群优化算法（PSO）针对所提出的换挡过程综合控制策略进行控制量寻优，并进行了仿真验证。5)整车试验研究。构建换挡试验数据样本库，设计了换挡数据样本采集的试验方案，并实施了多个DCT车型的实车试验，为控制系统开发提供有效对标数据及参考。基于可靠TCU硬件平台，开发DCT换挡控制系统软件。采用实车试验验证了基于后备功率的挡位决策方法、换挡过程综合控制策略及换挡控制品质优化结果的有效性。关键词：汽车，双离合器自动变速器，挡位决策，换挡综合控制，换挡品质，客观评价IIABSTRACTInrece

8、ntyears,thedualclutchtransmission(DCT)withadvantagesofhighefficiency,excellentshiftqualityaswellasgoodproductioninheritanceh