本發(fā)明屬于汽車扭振控制，具體為一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振主動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)：

1、功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)憑借其動(dòng)力多自由度耦聯(lián)特性，與工況繁雜多變的商用車需求不謀而合，然而，由于系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟停時(shí)沒(méi)有離合器或液力變矩器使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越過(guò)共振轉(zhuǎn)速時(shí)，容易引發(fā)系統(tǒng)共振，亟需開(kāi)發(fā)控制算法降低傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)幅值，提升車輛行駛平順性。

2、現(xiàn)有的一些專利，如專利號(hào)為cn117841961a的發(fā)明專利設(shè)計(jì)一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抵消方法，獲取各工況下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)隨曲柄連桿轉(zhuǎn)角變化的脈動(dòng)函數(shù)，構(gòu)建抵消轉(zhuǎn)矩隨所述曲柄連桿轉(zhuǎn)角變化的扭振抵消函數(shù)，并向所述扭振抵消函數(shù)中添加控制參數(shù)。專利號(hào)為cn113428157b的發(fā)明專利利用永磁同步電機(jī)對(duì)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振進(jìn)行自適應(yīng)主動(dòng)控制的前饋控制，能夠隨著并聯(lián)p2構(gòu)型混動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)變化自適應(yīng)地調(diào)整控制器參數(shù)，從而利用電機(jī)的可控性快速對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)進(jìn)行精確補(bǔ)償。

3、然而，系統(tǒng)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功率分流，動(dòng)力傳遞過(guò)程并非沿著單一路徑傳遞，具備兩個(gè)控制自由度，進(jìn)行主動(dòng)控制時(shí)需要兼顧行星齒輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)部姿態(tài)以及齒圈至整車的動(dòng)力傳輸；其次，傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，如剛度與阻尼值的通常難以準(zhǔn)確獲得，不同傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)作用下傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振特征，如振動(dòng)幅值、振動(dòng)頻率等均存在差異，對(duì)控制算法的設(shè)計(jì)提出更大的挑戰(zhàn)。因此，如何開(kāi)發(fā)一種面向具有系統(tǒng)功率分流特性的發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程主動(dòng)減振控制算法，達(dá)到降低傳動(dòng)系統(tǒng)扭振、改善車輛舒適性的目標(biāo)，是亟需解決的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振主動(dòng)控制方法，該方法為了克服發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程三激勵(lì)源高度耦合引起的復(fù)雜扭振問(wèn)題，考慮系統(tǒng)的功率分流特性，設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波前饋控制算法與極點(diǎn)配置反饋算法，分工明確的處理發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)源與傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程車輛扭振問(wèn)題的較好解決。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、扭轉(zhuǎn)減振器、mg1電機(jī)、mg2電機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、第一濕式離合器、第二濕式離合器、兩擋amt變速箱、主減速器、半軸以及車輪組成，其中行星齒輪機(jī)構(gòu)包括齒圈、行星架和太陽(yáng)輪。發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器與行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架相連，將動(dòng)力分流至電路徑與機(jī)械路徑，并最終在主減速器處匯流。電路徑下，發(fā)動(dòng)機(jī)、mg1電機(jī)以及第一濕式離合器、第二濕式離合器共同作用于行星齒輪機(jī)構(gòu)，改變行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；機(jī)械路徑下，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈輸出轉(zhuǎn)矩，與mg2電機(jī)經(jīng)兩擋amt變速箱輸出的轉(zhuǎn)矩在主減速器與半軸處動(dòng)力耦合，共同驅(qū)動(dòng)車輪行駛。

4、一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程的扭振主動(dòng)控制方法，所述方法包括如下步驟：

5、s1：建立用于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟停扭振現(xiàn)象的傳動(dòng)系統(tǒng)多自由度動(dòng)力學(xué)方程；

6、s2：以s1中多自由度動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ)，獲取行星多擋混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，忽略外部激勵(lì)與系統(tǒng)阻尼，得到系統(tǒng)固有特性的理論方程；

7、s3：考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)輸入，將lms自適應(yīng)濾波控制應(yīng)用到扭振控制領(lǐng)域，設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波前饋控制算法抵消發(fā)動(dòng)機(jī)氣體轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)成分，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量通過(guò)計(jì)算后分配給mg1電機(jī)與mg2電機(jī)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)端扭振；

8、s4：考慮發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程的干擾輸入，設(shè)計(jì)極點(diǎn)配置反饋算法計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量，從傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軸到車輪處進(jìn)行扭振幅值的削減，使功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程更加平穩(wěn)。

9、進(jìn)一步地，步驟s1中多自由度動(dòng)力學(xué)方程式如式(1)所示：

10、

11、式中，i1、i2、i3、i4、i5、is分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、行星架、齒圈-主減速器、車輪、整車、太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；分別為以上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)角，其一階導(dǎo)數(shù)為轉(zhuǎn)速，二階導(dǎo)數(shù)為角加速度；k12、k34、k45分別為扭轉(zhuǎn)減振器、半軸與車輪的扭轉(zhuǎn)剛度；c12、c34、c45分別為扭轉(zhuǎn)減振器、半軸與車輪的阻尼；tmg1、tcl、tamt_out、tb1、tl分別為mg1電機(jī)轉(zhuǎn)矩、第一濕式離合器傳遞轉(zhuǎn)矩、mg2電機(jī)經(jīng)amt變速箱輸出的轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)力矩以及行駛阻力矩；i0為主減速器速比；f1為行星齒輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)力；r1和s1分別為齒圈和太陽(yáng)輪半徑，兩者比值為行星齒輪機(jī)構(gòu)特征參數(shù)。

12、進(jìn)一步地，步驟s2中系統(tǒng)固有特性的理論方程如式(2)所示：

13、

14、式中，i為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣，k為剛度矩陣，m為自由度數(shù)。

15、通過(guò)系統(tǒng)固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)臨界轉(zhuǎn)速譜的計(jì)算，明晰傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)共振的產(chǎn)生機(jī)理。

16、進(jìn)一步地，步驟s3具體為：

17、s31：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)分量進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用赫爾移動(dòng)平均方法計(jì)算瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的平均值，首先，計(jì)算整個(gè)時(shí)間窗口t下t時(shí)刻的加權(quán)移動(dòng)平均值wma(y,t)，如式(3)所示：

18、

19、其次，計(jì)算最近時(shí)間窗口t/2下的加權(quán)移動(dòng)平均值wma(y,int(t/2))，如式(4)所示：

20、

21、最后，計(jì)算時(shí)間窗口sqrt(t)下的加權(quán)移動(dòng)平均值hma，如式(5)所示：

22、hma＝wma((2*wma(y,int(t/2))-wma(y,t)),int(sqrt(t)))?(5)

23、s32：為計(jì)算mg1電機(jī)的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，基于橫向?yàn)V波器得到輸出控制律，令(l-1)為橫向?yàn)V波器的階數(shù)，n為離散時(shí)間，輸入向量td(n)可表示為：

24、td(n)＝[td(n-1)，td(n-2)，…，td(n-l+1)]t??(6)

25、定義n時(shí)刻的權(quán)重向量為：

26、w(n)＝[w0(n)，w1(n)，w2(n)，…，wl-1(n)]t?(7)

27、y(n)為橫向?yàn)V波器的輸出，由每一時(shí)刻的輸入信號(hào)加權(quán)求和得到，可表示為：

28、

29、可得轉(zhuǎn)矩誤差為：

30、e(n)＝td(n)-y(n)＝td(n)-wt(n)x(n)?(9)

31、s33：以性能函數(shù)最小化為準(zhǔn)則，基于最速下降法對(duì)濾波器參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)更新，根據(jù)最速下降原理，濾波器權(quán)重向量沿誤差性能負(fù)梯度方向更新的公式為：

32、

33、j＝e[e2(n)]?(11)

34、式中，μ為收斂因子。

35、進(jìn)一步地，步驟s4具體為：

36、s41:根據(jù)式(1)的傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，建立以和為狀態(tài)變量的狀態(tài)空間方程，如式(12)所示：

37、

38、s42:以齒圈與車輪的轉(zhuǎn)角差為反饋量，齒圈處補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩tring為：

39、

40、則mg2電機(jī)的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩tmg2為：

41、

42、式中，tring_ref、tmg2_ref為能量管理策略計(jì)算的需求轉(zhuǎn)矩，f為反饋增益，通過(guò)閉環(huán)特征方程的極點(diǎn)配置計(jì)算。

43、s43:閉環(huán)特征方程由式(15)推導(dǎo)得到：

44、

45、阻尼比為0時(shí)，方程的二重根計(jì)算如式(16)所示：

46、

47、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

48、1.本發(fā)明所述的一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振主動(dòng)控制方法設(shè)計(jì)了自適應(yīng)濾波前饋控制算法與極點(diǎn)配置反饋算法，通過(guò)齒圈處的轉(zhuǎn)矩分配，分工明確的解決了發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程的車輛扭振問(wèn)題；

49、2.本發(fā)明所述的一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振主動(dòng)控制方法設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波前饋控制算法，考慮了車輛系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)變特性，根據(jù)反饋誤差和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分量進(jìn)行濾波器權(quán)重系數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，能夠大幅降低轉(zhuǎn)矩突變?cè)斐傻目刂普`差，實(shí)現(xiàn)了良好的減振效果；

50、3.本發(fā)明所述的一種功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振主動(dòng)控制方法設(shè)計(jì)極點(diǎn)配置反饋算法，通過(guò)齒圈與整車轉(zhuǎn)速差值實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩，降低齒圈轉(zhuǎn)矩快速變化時(shí)產(chǎn)生的車輛抖動(dòng)，為混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程扭振提供了新的途徑。