專利名稱：一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離合器控制方法，特別涉及一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法。
背景技術(shù)：
電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)是在傳統(tǒng)機(jī)械式變速器(MT)的基礎(chǔ)上，加裝電子控制系統(tǒng)(TCU)來(lái)模擬駕駛員的操作意圖，實(shí)現(xiàn)離合器的分離和結(jié)合，選檔換檔操作的自動(dòng)變速器。AMT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)大扭矩的傳遞，改進(jìn)汽車的駕駛性能，可以廣泛應(yīng)用于各種輕重型客車、貨車、公交車。目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上汽車保有量大國(guó)，AMT越來(lái)越受到汽車行業(yè)青睞，使AMT具有良好的發(fā)展前景。離合器控制是目前AMT控制中的核心內(nèi)容，也是自動(dòng)變速器開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。離合器的結(jié)合過(guò)程主要靠?jī)蓚€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)衡量一是沖擊度評(píng)價(jià)，要求車輛起步或換擋時(shí)瞬間加速度不宜過(guò)高，避免傳動(dòng)系產(chǎn)生過(guò)大沖擊載荷。二是滑摩功評(píng)價(jià)，要求延長(zhǎng)離合器主從動(dòng)片的壽命，離合器結(jié)合過(guò)程的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，造成主從動(dòng)片之間滑磨燒蝕。沖擊度與滑摩功相互矛盾，因此在考慮離合器控制時(shí)，要兼顧沖擊度與滑摩功。在此基礎(chǔ)上才能可能保證車輛起步、換擋過(guò)程的品質(zhì)，減少傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，提高離合器的使用壽命與車輛乘坐的舒適性。傳統(tǒng)汽車離合器操縱是靠駕駛員來(lái)完成的，駕駛員根據(jù)駕駛感覺(jué)，調(diào)整施加在離合器踏板上的作用力，而AMT的離合器操縱是控制算法根據(jù)安裝在汽車上的傳感器信號(hào)來(lái)判斷汽車當(dāng)前的工作狀態(tài)，調(diào)整發(fā)給執(zhí)行器的控制信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行器調(diào)整輸出作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)離合器工作變化的。因此通過(guò)車輛傳感器的反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)車輛離合器控制是一個(gè)重要的研究方向。近些年國(guó)內(nèi)外許多研究人員對(duì)離合器控制進(jìn)行了大量的研究，提出過(guò)模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等等，但是都面臨計(jì)算量大，應(yīng)用到嵌入式單片機(jī)收到限制的難題。為此，一些研究人員提出了離合器的MAP控制策略，如文獻(xiàn)[1]采用了 DMC-PID串級(jí)預(yù)測(cè)控制算法對(duì)離合器位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，提出以油門(mén)開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及一軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)為參考量的起步離合器MAP圖控制策略，充分發(fā)揮了 DMC算法的超前預(yù)測(cè)性，強(qiáng)魯棒性以及PID算法的抗干擾能力。針對(duì)扭矩在傳動(dòng)系統(tǒng)中的重大作用以及目前大多數(shù)控制算法缺少對(duì)扭矩的檢測(cè)與控制，文獻(xiàn)[2]提出了建立傳動(dòng)系統(tǒng)模型，研究了離合器控制中扭矩在傳動(dòng)系統(tǒng)中的變化情況，并以此建立了扭矩、滑磨轉(zhuǎn)速和離合器位置為參量的三維MAP 圖。所述技術(shù)背景的參考文獻(xiàn)如下1.黃智明、張建武、魯統(tǒng)利、向玉德、劉金剛，基于DMC-PID串級(jí)算法的起步離合器 MAP圖控制，中國(guó)機(jī)械工程，第21卷第九期，2010年5月上半月，1123-1128頁(yè)2. Francesco Vasca，Luigi Iannelli，Adolfo Senatore, and Gabriella Reale. Torque Transmissi-bility Assessment for Automotive Dry-Clutch Engagement，IEEE/ ASME TRANSACTIONS ON MECHATR0NICS, January 15,2010.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過(guò)提供一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法，在離合器的滑磨階段采用離合器MAP圖控制策略，根據(jù)離合器輸出轉(zhuǎn)矩和離合器輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速差進(jìn)行MAP圖查表計(jì)算，控制離合器的位置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)大小及其變化率判斷駕駛員的駕駛意圖輸出離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值曲線。離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值與實(shí)際值的差值經(jīng)過(guò)PID計(jì)算，對(duì)離合器位置進(jìn)行微調(diào)，以滿足不同的駕駛意愿和行駛條件。本發(fā)明提供了一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法，其特征在于，步驟如下步驟1 根據(jù)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速的大小判斷離合器是否處于空行程階段；離合器開(kāi)始結(jié)合時(shí)，給伺服電機(jī)輸出一個(gè)頻率為16 48KHz脈沖信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)給伺服電機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)控制伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以0. 04 0. 12m/s的速度前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)離合器的快速結(jié)合，同時(shí)檢測(cè)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速是否發(fā)生突變，如沒(méi)有則重復(fù)步驟1，如果轉(zhuǎn)速發(fā)生突變則進(jìn)入步驟2 ；步驟2 采集發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率da/dt，根據(jù)MAPI圖輸出離合器控制目標(biāo)值ω ；采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。，兩者做差得到c^。，并且計(jì)算出離合器輸出軸扭矩T。，T。= Jd c/dt+TL ；其中J是等效到離合器輸入軸上的車輛平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Tl是等效到離合器輸入軸的車輛運(yùn)行阻力矩，由空氣阻力矩、道路阻力矩和制動(dòng)力矩組成；根據(jù)MAP2圖控制輸出離合器位置& ；將離合器控制目標(biāo)值ω和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。輸入PID模塊，輸出χ’，此時(shí)控制離合器位置為，X’為控制程序的誤差調(diào)整值， 單位為cm ；其中χ’可正可負(fù)；根據(jù)位置傳感器反饋離合器實(shí)際位置χ ；將|x。+x’-x| Xy，其中y = kx+b，通過(guò)標(biāo)定得出k = 10000,b = 5000 ；數(shù)值作為控制伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率數(shù)值，單位為KHz，xc+x' -χ的正負(fù)符號(hào)決定伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；判斷。是否為0，如不為0則重復(fù)步驟2，當(dāng)。為0時(shí)則進(jìn)入步驟3 ；步驟3 給伺服電機(jī)頻率為16 48ΚΗζ脈沖控制信號(hào)，使離合器以0. 04 0. 12m/ s的速度快速結(jié)合同步，通過(guò)限位傳感器檢測(cè)離合器位置，當(dāng)離合器到達(dá)限位點(diǎn)時(shí)傳感器反饋信號(hào)，截止單片機(jī)控制信號(hào)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合過(guò)程完成。更進(jìn)一步，其特征在于所述的MAPI圖控制的各變量語(yǔ)言如下油門(mén)a 小(S)、中(M)、大(B)；油門(mén)變化率d a /dt 慢⑶、中(M)、快⑶；離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速ω 小(S)、中(M)、大(B)；其中各變量的論域如下油門(mén)α {5%,20%,45%,100% }；小(S)、中(M)、大(B)對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(5%, 20% ] (20%,45% ] (45%, 100% ]；油門(mén)變化率da/dt :{0，3，7，10}；慢(S)、中(M)、快(B)對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(0，3] (3,7] (7，10]，單位為 1;離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速{1，300，600，1100}；小(S)、中(M)、大⑶對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(1， 300] (300,600] (600，1100]，單位為 r/min。進(jìn)一步分析如下離合器的結(jié)合過(guò)程分為空行程、滑磨、同步三個(gè)階段。在空行程階段，離合器主從動(dòng)片未接觸，造成了傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力中斷，為了縮小這個(gè)時(shí)間，需要一個(gè)快的離合器結(jié)合速度；在滑磨階段，需要根據(jù)d 。/dt、dcoe/dt的值，適當(dāng)?shù)臏p小離合器的結(jié)合速度，既減小了車輛的沖擊度增加車輛駕駛的舒適性，又避免發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的劇烈波動(dòng)甚至熄火，同時(shí)又要保證滑磨時(shí)間不要太長(zhǎng)，延長(zhǎng)離合器的使用壽命?；ルA段結(jié)合階段的離合器結(jié)合速度是根據(jù)MAP圖實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率da/dt判斷駕駛員的駕駛意圖， 當(dāng)油門(mén)及其變化率大說(shuō)明駕駛員急于起步，當(dāng)油門(mén)及其變化率小說(shuō)明駕駛員需要慢起步， 據(jù)此建立a、da/dt離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速ω的MAP圖曲線。以發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器的轉(zhuǎn)速差ωε。、 離合器輸出軸轉(zhuǎn)速導(dǎo)數(shù)值d ω。/dt、離合器位置&為參考量建立的三維MAP圖，利用PID控制的抗干擾性，建立離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速ω和實(shí)際轉(zhuǎn)速ω。的PID控制模塊，對(duì)離合器的位置 &進(jìn)行整定，控制滑磨階段離合器的結(jié)合速度。根據(jù)《e。、d 。/dt值確定一個(gè)理想的離合器位置xc，當(dāng)離合器實(shí)際位置Χ與理想位置&偏差大時(shí)，離合器以較快的速度結(jié)合，當(dāng)偏差小時(shí)，離合器以較慢的速度結(jié)合；在同步階段，離合器以一個(gè)快的速度結(jié)合。三個(gè)階段的判斷條件當(dāng)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。為0，離合器處于空行程階段；當(dāng) ω。突然出現(xiàn)變化時(shí)，離合器到達(dá)半結(jié)合點(diǎn)位置，這是滑磨階段的開(kāi)始；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器的轉(zhuǎn)速差ωε。為0時(shí)，滑磨階段結(jié)束，離合器開(kāi)始同步階段?？招谐屉A段離合器以定速度結(jié)合，直到到達(dá)半結(jié)合點(diǎn)開(kāi)始滑磨階段，這個(gè)速度通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定確定，既要保證縮短空行程階段時(shí)間，又要保證半結(jié)合點(diǎn)的沖擊比較??；在滑磨階段，控制階段分為兩部分，第一部分根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α和油門(mén)變化率da/dt確定離合器轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值，三者之間的關(guān)系是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定形成的MAP圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén) α和油門(mén)變化率d a /dt確定的條件下，輸出唯一的離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值，該目標(biāo)值作為一個(gè)參考量輸入PID控制模塊；第二部分通過(guò)實(shí)驗(yàn)室條件下標(biāo)定確定ωε。和離合器輸出軸扭矩 Tc(T。= Jd c/dt+TL J是等效到離合器輸入軸上的車輛平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J = m(r/igi0)2, 單位為kgm2 ；m為車輛質(zhì)量，r為車輪半徑，ig為變速箱傳動(dòng)比，i0為車輛差速器傳動(dòng)比，對(duì)于一定型號(hào)的車輛m、r和、為定值可知，、可以通過(guò)變速箱檔位傳感器檢測(cè)得到；IY是等效到離合器輸入軸的車輛運(yùn)行阻力矩，由空氣阻力矩、道路阻力矩和制動(dòng)力矩組成；IY = r[Gf+m(d c/dt)/ig+CDA c2/21. 15ig2i02]/igi0 ；G 為車重，f 為滾動(dòng)摩擦因數(shù)，Cd 為空氣阻力系數(shù)，A為車輛迎風(fēng)面積；橡膠輪胎與路面的滾動(dòng)摩擦因數(shù)f約為0. 71，轎車的空氣阻力系數(shù)Cd約為0.35，一定車型迎風(fēng)面積A為定值。)與離合器位置關(guān)系，建立三者M(jìn)AP圖。根據(jù)傳感器信號(hào)確定ω ec和離合器輸出軸扭矩T。控制離合器輸出位置&，這時(shí)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。和由第一部分確定的離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值進(jìn)入PID模塊，根據(jù)ω。與目標(biāo)值之差進(jìn)行 PID整定，輸出χ’(X’為控制程序的誤差調(diào)整值，單位為cm。)，控制離合器位置為(χ’ 可正可負(fù))，實(shí)現(xiàn)離合器位置的精確控制。當(dāng)離合器實(shí)際位置χ與控制位置偏差大時(shí)，離合器快速結(jié)合或者分離，使χ迅速調(diào)整靠近χ。+χ’ ；當(dāng)離合器位置χ與控制位置χ。+χ’ 偏差小時(shí)，離合器緩慢結(jié)合或者分離，使χ緩慢調(diào)整靠近^+χ’。在同步階段，離合器以一個(gè)較快的結(jié)合速度結(jié)合，離合器的結(jié)合過(guò)程完畢。本發(fā)明與現(xiàn)有控制方法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和效益1、與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法相比，具有運(yùn)算量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制的實(shí)時(shí)性強(qiáng)，克服了目前復(fù)雜控制造成的控制器單片機(jī)延遲問(wèn)題。2、根據(jù)離合器轉(zhuǎn)速的變化判斷離合器控制的三個(gè)階段，實(shí)施性強(qiáng)，克服車輛負(fù)載
5變化對(duì)結(jié)合過(guò)程的影響。3、通過(guò)大量標(biāo)定試驗(yàn)建立的MAP可以實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，控制過(guò)程參數(shù)特性與控制目標(biāo)關(guān)系明確，易于進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。


圖1為電動(dòng)式自動(dòng)離合器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為電動(dòng)式自動(dòng)離合器在分離操作的示意圖。圖3為電動(dòng)式自動(dòng)離合器在結(jié)合操作的示意圖。圖4為本發(fā)明的控制流程圖。圖5為兩個(gè)MAP圖控制邏輯框圖。圖6為慢速結(jié)合時(shí)理想轉(zhuǎn)速-實(shí)際轉(zhuǎn)速-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速圖。圖7為慢速結(jié)合時(shí)離合器理想位置-實(shí)際位置圖。圖8為快速結(jié)合時(shí)理想轉(zhuǎn)速-實(shí)際轉(zhuǎn)速-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速圖。圖9為快速結(jié)合時(shí)離合器理想位置-實(shí)際位置圖。圖中1、單片機(jī)信號(hào)接口 2、伺服電機(jī) 3、聯(lián)軸器4、限位傳感器 5、滾珠絲杠 6、 壓力傳感器7、位移傳感器8、壓盤(pán)9、摩擦片10、飛輪。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)發(fā)明進(jìn)一步闡述，本發(fā)明采用了電動(dòng)式自動(dòng)離合器。如圖1所示，電動(dòng)式自動(dòng)離合器系統(tǒng)由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠等機(jī)構(gòu)組成，并配有編碼器、位置傳感器、限位傳感器。本發(fā)明通過(guò)Freekale MC9S12DTU8型號(hào)16位單片機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成前后的直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)滾珠絲杠的直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)離合器的分離杠桿，實(shí)現(xiàn)離合器的分離與結(jié)合。單片機(jī)在發(fā)出脈沖的同時(shí)還發(fā)出一個(gè)高電平或者低電平，控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的前進(jìn)和后退。編碼器發(fā)出的脈沖量反映伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。位置傳感器用于檢測(cè)滾珠絲杠的位移，限位傳感器用于限定滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。離合器的分離過(guò)程，單片機(jī)(PWM)模塊產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，方波頻率的大小決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度大小，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，控制伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠推動(dòng)離合器分離杠桿，離合器摩擦片與壓盤(pán)分離，通過(guò)位置傳感器檢測(cè)離合器位置，當(dāng)位置到達(dá)滾珠絲杠的終止點(diǎn)時(shí)限位傳感器反饋信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)終止信號(hào)輸出，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠隨之停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了離合器的分離操作。離合器結(jié)合過(guò)程，單片機(jī)(PWM)模塊產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，方波頻率的大小決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度大小，同時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，控制伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠反向退回，通過(guò)位置傳感器檢測(cè)離合器位置，當(dāng)位置到達(dá)滾珠絲杠的起始點(diǎn)時(shí)限位傳感器反饋信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)終止信號(hào)輸出，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠隨之停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)離合器的結(jié)合操作。離合器在結(jié)合階段分為三個(gè)階段。第一階段為空行程階段，此階段離合器輸出軸轉(zhuǎn)速為0，需要離合器快速結(jié)合以減少動(dòng)力中斷時(shí)間，因此采用“離合器快速結(jié)合直到離合器輸出軸轉(zhuǎn)速發(fā)生突變”的方法。第二階段為滑磨階段，此時(shí)離合器處于摩擦滑磨階段，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速控制合理的離合器結(jié)合速度，實(shí)現(xiàn)離合器的平穩(wěn)結(jié)合，減小沖擊度和滑摩功。采用大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定制作的MAP圖是實(shí)現(xiàn)控制目的良好方法。因此采用“根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率da/dt，建立a、da/dt、離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速ω的MAP圖曲線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室條件下標(biāo)定確定0^。和離合器輸出軸扭矩1；(1； = Jdco。/ dt+TL J是等效到離合器輸入軸上的車輛平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J = mOVig、)2，單位為kgm2 ；m為車輛質(zhì)量，r為車輪半徑，ig為變速箱傳動(dòng)比，、為車輛差速器傳動(dòng)比，對(duì)于一定型號(hào)的車輛m、r和Ici為定值可知，ig可以通過(guò)變速箱檔位傳感器檢測(cè)得到；IY是等效到離合器輸入軸的車輛運(yùn)行阻力矩，由空氣阻力矩、道路阻力矩和制動(dòng)力矩組成；Tl = r[Gf+m(d c/dt)/ ig+CDA c2/21. 15ig2i02]/igi0 ；G為車重，f為滾動(dòng)摩擦因數(shù)，Cd為空氣阻力系數(shù)，A為車輛迎風(fēng)面積；橡膠輪胎與路面的滾動(dòng)摩擦因數(shù)f約為0. 71，轎車的空氣阻力系數(shù)Cd約為0. 35， 一定車型迎風(fēng)面積A為定值。)與離合器位置關(guān)系，建立三者M(jìn)AP圖，根據(jù)傳感器信號(hào)確定 ω ec和離合器輸出軸扭矩T。控制離合器輸出位置χ。，這時(shí)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。和離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值進(jìn)入PID模塊，根據(jù)ω。與目標(biāo)值之差進(jìn)行PID整定，輸出χ’(χ’為控制程序的誤差調(diào)整值，單位為cm。)，控制離合器位置為(X’可正可負(fù))，實(shí)現(xiàn)離合器位置的精確控制。當(dāng)離合器實(shí)際位置χ與理想位置^偏差大時(shí)，離合器以較快的速度結(jié)合，當(dāng)偏差小時(shí)，離合器以較慢的速度結(jié)合的方法。第三階段為同步階段，離合器輸出軸轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致，離合器滑磨階段已經(jīng)結(jié)束，因此采用“離合器快速結(jié)合”的方法。本發(fā)明控制流程如下步驟1 離合器開(kāi)始結(jié)合時(shí)，為了縮短離合器空行程階段的時(shí)間，給伺服電機(jī)輸入一個(gè)頻率為16 48KHz脈沖信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)給伺服電機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)控制伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度與輸入伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)頻率數(shù)值成正比關(guān)系，以0. 04 0. 12m/s的速度前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)離合器的快速結(jié)合，同時(shí)檢測(cè)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速是否發(fā)生突變，如沒(méi)有則重復(fù)步驟1，如果轉(zhuǎn)速發(fā)生突變則進(jìn)入步驟2 ；步驟2:采集發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率da/dt，根據(jù)MAPI圖輸出離合器控制目標(biāo)值ω。采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速，計(jì)算ωε。，離合器輸出軸扭矩Τ。(Τ。 =Jd c/dt+TL J是等效到離合器輸入軸上的車輛平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J = m(Vigici)2，單位為kgm2 ;m為車輛質(zhì)量，r為車輪半徑，ig為變速箱傳動(dòng)比，、為車輛差速器傳動(dòng)比，對(duì)于一定型號(hào)的車輛m、r和、為定值可知，ig可以通過(guò)變速箱檔位傳感器檢測(cè)得到；I；是等效到離合器輸入軸的車輛運(yùn)行阻力矩，由空氣阻力矩、道路阻力矩和制動(dòng)力矩組成；IY = r[Gf+m(d c/dt)/ig+CDA c2/21. 15ig2i02]/igi0 ；G 為車重，f 為滾動(dòng)摩擦因數(shù)，Cd 為空氣阻力系數(shù)，A為車輛迎風(fēng)面積；橡膠輪胎與路面的滾動(dòng)摩擦因數(shù)f約為0. 71，轎車的空氣阻力系數(shù)Cd約為0.35，一定車型迎風(fēng)面積A為定值。)，根據(jù)MAP2圖控制輸出離合器位置&。將離合器控制目標(biāo)值和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速輸入PID模塊，輸出χ’(χ’為控制程序的誤差調(diào)整值，單位為cm。)，此時(shí)控制離合器位置為^+x’(χ’可正可負(fù))，根據(jù)位置傳感器反饋離合器實(shí)際位置χ。將|χ。+χ，-χI Xy (y = kx+b，通過(guò)標(biāo)定得出k = 10000, b = 5000。)數(shù)值作為控制伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率數(shù)值，單位為KHz，xc+x' -χ的正負(fù)符號(hào)決定伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。判斷《e。是否為0，如不為0則重復(fù)步驟2，當(dāng)。為0時(shí)則進(jìn)入步驟3;步驟3 給伺服電機(jī)頻率16 48ΚΗζ脈沖控制信號(hào)，使離合器以0. 04 0. 12m/ s的速度快速結(jié)合，通過(guò)限位傳感器檢測(cè)離合器位置，當(dāng)離合器到達(dá)限位點(diǎn)時(shí)傳感器反饋信號(hào)，截止單片機(jī)控制信號(hào)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合過(guò)程完成。本發(fā)明在滑磨階段分為兩層MAP圖控制，一層是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率d α/dt，確定離合器速度的目標(biāo)值，如圖表1所示。另一層是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器輸出軸轉(zhuǎn)速差ω ^確定的離合器位置&。通過(guò)兩層MAP圖輸出值及車輛反饋信號(hào)值，利用PID控制方法實(shí)現(xiàn)離合器位置的精確控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速的精確控制。圖表1離合器速度目標(biāo)值規(guī)則表
權(quán)利要求
1.一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法，其特征在于，步驟如下步驟1 根據(jù)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速的大小判斷離合器是否處于空行程階段；離合器開(kāi)始結(jié)合時(shí)，給伺服電機(jī)輸出一個(gè)頻率為16 48KHz脈沖信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)給伺服電機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)控制伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以0. 04 0. 12m/s的速度前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)離合器的快速結(jié)合，同時(shí)檢測(cè)離合器輸出軸轉(zhuǎn)速是否發(fā)生突變，如沒(méi)有則重復(fù)步驟1，如果轉(zhuǎn)速發(fā)生突變則進(jìn)入步驟2 ；步驟2:采集發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)α以及油門(mén)變化率da/dt，根據(jù)MAPI圖輸出離合器控制目標(biāo)值ω ；采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。，兩者做差得到c^。，并且計(jì)算出離合器輸出軸扭矩T。，Tc = Jd c/dt+TL ；其中J是等效到離合器輸入軸上的車輛平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， Tl是等效到離合器輸入軸的車輛運(yùn)行阻力矩，由空氣阻力矩、道路阻力矩和制動(dòng)力矩組成； 根據(jù)MAP2圖控制輸出離合器位置& ；將離合器控制目標(biāo)值ω和離合器輸出軸轉(zhuǎn)速ω。 輸入PID模塊，輸出χ’，此時(shí)控制離合器位置為^+x’，χ’為控制程序的誤差調(diào)整值，單位為cm ；其中χ’可正可負(fù)；根據(jù)位置傳感器反饋離合器實(shí)際位置χ ；將|χ。+χ’ -x| Xy，其中y =kx+b，通過(guò)標(biāo)定得出k = 10000,b = 5000 ；數(shù)值作為控制伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率數(shù)值，單位為KHz，xc+x' -χ的正負(fù)符號(hào)決定伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；判斷。是否為0，如不為 0則重復(fù)步驟2，當(dāng)。為0時(shí)則進(jìn)入步驟3 ；步驟3 給伺服電機(jī)頻率為16 48ΚΗζ脈沖控制信號(hào)，使離合器以0. 04 0. 12m/s的速度快速結(jié)合同步，通過(guò)限位傳感器檢測(cè)離合器位置，當(dāng)離合器到達(dá)限位點(diǎn)時(shí)傳感器反饋信號(hào)，截止單片機(jī)控制信號(hào)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合過(guò)程完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于一種轉(zhuǎn)速的離合器控制方法，其特征在于所述的MAPI圖控制的各變量語(yǔ)言如下油門(mén)α 小(S)、中(M)、大(B)； 油門(mén)變化率d a /dt 慢⑶、中(M)、快⑶； 離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速ω 小(S)、中(M)、大(B)； 其中各變量的論域如下油門(mén)α {5%,20%,45%,100% }；小(S)、中(M)、大⑶對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(5%， 20% ] (20%,45% ] (45%, 100% ]；油門(mén)變化率da/dt :{0，3，7，10}；慢(S)、中(M)、快(B)對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(0，3] (3,7] (7，10]，單位為1 ；離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速{1，300，600，1100}；小(S)、中(M)、大(B)對(duì)應(yīng)的分段區(qū)間(1，300] (300,600] (600，1100]，單位為 r/min。
全文摘要
一種基于轉(zhuǎn)速的離合器控制方法屬于離合器控制領(lǐng)域。在離合器的滑磨階段采用離合器MAP圖控制策略，根據(jù)離合器輸出轉(zhuǎn)矩和離合器輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速差進(jìn)行MAP圖查表計(jì)算，控制離合器的位置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)大小及其變化率判斷駕駛員的駕駛意圖輸出離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值曲線。離合器轉(zhuǎn)速目標(biāo)值與實(shí)際值的差值經(jīng)過(guò)PID計(jì)算，對(duì)離合器位置進(jìn)行微調(diào)，以滿足不同的駕駛意愿和行駛條件。本發(fā)明與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，具有運(yùn)算量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制的實(shí)時(shí)性強(qiáng)，克服了復(fù)雜控制造成的控制器單片機(jī)延遲問(wèn)題，克服車輛負(fù)載變化對(duì)結(jié)合過(guò)程的影響；通過(guò)大量標(biāo)定試驗(yàn)建立的MAP可以實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，控制過(guò)程參數(shù)特性與控制目標(biāo)關(guān)系明確。
文檔編號(hào)F16D28/00GK102278391SQ20111017722
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者吳斌, 施泰峰, 林文堯, 王顯雨 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)