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1、【关键词】双离合器式自动变速器(DCT)换挡控制离合器滑摩控制Backstepping非线性控制【英文关键词】dual-clutchtransmission(DCT)gearshiftcontrolclutchslipcontrolbacksteppingnonlinearcontrol双离合器式自动变速器(DCT)论文：双离合器式自动变速器的换挡动力学分析与控制【中文摘要】为了提高燃油经济性、减少排放、增强驾驶性能,许多新型自动变速器被推出,如电控机械式自动变速器(AMT)、双离合器式自动变速器(DCT)、液力式自动变速器(AT)以及无级自动变速器(CVT)等,这些自动变速器及
2、其相关技术都有它们各自的优势、特点以及普及程度。其中,被大众称为DSG、被奥迪叫作S-Tronic的DCT,更是由于其继承了手动变速器传动效率高、运动性强等优点,并融合了AT动力换挡、舒适性好等优良品质,将有望成为未来自动变速器的主流技术。目前,采用该技术的汽车制造商,还包括日产,三菱,宝马和保时捷等。引进双离合技术的DCT,其换挡方式属于离合器切换式换挡(Clutch-to-Clutch【关键词】双离合器式自动变速器(DCT)换挡控制离合器滑摩控制Backstepping非线性控制【英文关键词】dual-clutchtransmission(DCT)gearshiftcontr
3、olclutchslipcontrolbacksteppingnonlinearcontrol双离合器式自动变速器(DCT)论文：双离合器式自动变速器的换挡动力学分析与控制【中文摘要】为了提高燃油经济性、减少排放、增强驾驶性能,许多新型自动变速器被推出,如电控机械式自动变速器(AMT)、双离合器式自动变速器(DCT)、液力式自动变速器(AT)以及无级自动变速器(CVT)等,这些自动变速器及其相关技术都有它们各自的优势、特点以及普及程度。其中,被大众称为DSG、被奥迪叫作S-Tronic的DCT,更是由于其继承了手动变速器传动效率高、运动性强等优点,并融合了AT动力换挡、舒适性好等
4、优良品质,将有望成为未来自动变速器的主流技术。目前,采用该技术的汽车制造商,还包括日产,三菱,宝马和保时捷等。引进双离合技术的DCT,其换挡方式属于离合器切换式换挡(Clutch-to-ClutchShift),换挡过程分为两个阶段：力矩相和惯性相。在惯性相阶段,不仅有扭矩的变动,同时伴有转速和传动比的急剧变化,是产生换挡冲击的最大阶段,所以,在此期间,对离合器的滑摩过程加以控制有助于改善DCT的换挡品质。而变速器换挡品质的评价指标是多方面的,包括换挡时间、滑摩功以及换挡冲击等,它们往往是不同且相互矛盾的,这使得DCT滑摩控制器很难在各种工况下可靠地工作,同时满足汽车对换挡性能的
5、要求。此外,与AT相比,DCT在结构设计上的差异(DCT缺少单向离合器和液力变矩器)也增加了离合器滑摩控制问题的难度。针对以上问题,国内、外进行了大量的研究工作,包括采用试验标定、多目标优化等方法。考虑到换挡过程持续时间很短以及车辆传动系的复杂特性,本文采用离合器转速跟踪控制方案来实现换挡惯性相的离合器滑摩控制。这种设计方法的好处是不需要直接考虑多个换挡品质的评价指标,只需要将期望的换挡时间和换挡冲击通过选择合适的目标轨迹来实现,滑摩功则可以通过换挡期间对发动机扭矩或转速的主动控制来大大减小。此外,由于这种控制方案仅考虑离合器转速这一个控制目标,所以,实际操作比较容易,有利于离合
6、器在各个工况下可靠地同步。随后,为了实现目标轨迹的跟踪、改善换挡品质,本文采用基于模型的控制器设计方法设计离合器滑摩控制器。由于DCT换挡惯性相的动力学可以描述成严格反馈非线性系统,因此,Backstepping方法被用于离合器滑摩控制器的设计,同时系统中存在的非线性,如发动机的扭矩输出特性等,均采用查表的方式进行描述,并直接应用于控制器设计。然后,稳态误差、未建模动态等模型不确定性则被考虑成外部的额外扰动输入,在输入状态稳定性(ISS)的理论框架下讨论了闭环跟踪系统的鲁棒稳定性。最终,将所设计的离合器滑摩控制器由MATLAB/Simulink实现,并与在AMESim中搭建的DC
7、T传动系仿真模型进行联合仿真,验证控制器的有效性。通过与PID控制器的仿真结果进行对比,表明基于Backstepping设计的非线性滑摩控制器具有更好的跟踪效果,同时,在换挡过程中变速器输出扭矩不存在较大的波动,扭矩传递平滑连续。最后,需要强调的是,本文的重点在于换挡瞬态过程中的离合器滑摩控制,而两个离合器的分离、接合配合时序并不在此进行考虑。另外,由于目前没有进行实物验证,因此,有必要搭建硬件在环(HiL)试验平台进行半实物仿真和实车试验来验证控制器的有效性,这是值得进一步去思
