專利名稱：一種雙離合器換擋控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙離合器換擋控制技術(shù)，具體涉及一種雙離合器換擋控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
雙離合器(DCT)是基于平行軸式手動變速器發(fā)展而來的，它繼承了手動變速器傳 動效率高、安裝空間緊湊、質(zhì)量輕、價格低等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了動力換擋。這不僅保證了 車輛的加速性，而且由于車輛不再產(chǎn)生由于換擋引起的急劇減速情況，也極大地改善了車 輛運行的舒適性。 圖1為雙離合器的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，雙離合器的輸入軸101包括空心軸102 和實心軸103。離合器111連接在空心軸102上，空心軸102上連有一三檔同步器131和五 倒檔同步器134，其中，一三檔同步器131位于一、三檔從動齒輪121和123之間，且可與一、 三檔從動齒輪121和123嚙合；五倒檔同步器134位于五檔從動齒輪125和倒檔從動齒輪 127之間，且可與五檔從動齒輪125和倒檔從動齒輪127嚙合。離合器112連接在空心軸 102內(nèi)的實心軸103上，實心軸103上連有二四檔同步器132和六檔同步器133，其中，二四 檔同步器132位于二、四檔從動齒輪122和124之間，且可與二、四檔從動齒輪122和124 嚙合；六檔同步器133可與六檔從動齒輪126嚙合。輸入軸101與發(fā)動機100連接，一、二、 三、四、五、六檔從動齒輪121、122、123、124、125和126均可與輸出軸104嚙合，輸出軸104 與車輛110連接，輸出軸104具有差速器113。 雙離合器自動變速機構(gòu)的工作過程是發(fā)動機100的動力由輸入軸101傳入，當離 合器111結(jié)合時，動力經(jīng)由離合器111傳到空心軸102，則可通過一、三、五檔從動齒輪121、 123和125經(jīng)輸出軸104輸出至車輛110 ;當離合器112結(jié)合時，動力經(jīng)由離合器112傳到 實心軸103，則可通過二、四、六檔從動齒輪122U24和126經(jīng)輸出軸104輸出至車輛110。 其換擋過程為汽車啟動運行時，車輛首先以一檔起步。這時，換擋控制機構(gòu)首先將一檔從 動齒輪121與一三檔同步器131嚙合，然后，接合離合器lll，而離合器112分離。動力由離 合器111傳到空心軸102后，因一三檔同步器131與空心軸102連接、同時也已經(jīng)與一檔從 動齒輪121嚙合，因此，動力的傳遞路徑為發(fā)動機100 —輸入軸101 —離合器111 —空心 軸102 ——三檔同步器131 ——檔從動齒輪121 —輸出軸104 —車輛110。當需要換擋的 時候，此時車輛110在一檔運行，車輛只能升入二檔運行。而離合器112處于分離狀態(tài)，所 以換擋控制機構(gòu)預(yù)先將二檔從動齒輪122與二四檔同步器132嚙合，當?shù)竭_換擋點時，控制 換擋機構(gòu)分離離合器lll，接合離合器112。動力由離合器112傳到實心軸103后，因二四 檔同步器132與實心軸103連接、同時也已經(jīng)與二檔從動齒輪122嚙合，因此，動力的傳遞 路徑為發(fā)動機100 —輸入軸101 —離合器112 —實心軸103 — 二四檔同步器132 — 二檔 從動齒輪122 —輸出軸104 —車輛110。其他升擋與降擋過程與此類似。
因此，DCT的換擋過程是一個離合器由結(jié)合到滑摩，再到分離狀態(tài)，另一個離合器 由分離、滑摩，再到結(jié)合狀態(tài)，在換擋過程中動力不間斷地輸出，這樣可以有效地解決車輛
4在換擋過程中產(chǎn)生的動力中斷問題，極大地改善了車輛運行的舒適性。 目前雙離合器自動變速機構(gòu)采用的換檔控制方法一般為使用雙參數(shù)換檔規(guī)律的 換檔控制方法，即以車速、油門開度為參數(shù)的換檔規(guī)律。當傳感器檢測到車速和油門開度均 達到下一檔位的條件時，則換擋控制機構(gòu)控制換擋。然而，采用這種換檔控制方法的DCT面 臨的一個問題是在不同的道路工況下，車輛的行駛狀況可能會因路況影響而頻繁發(fā)生變 換，例如，在崎嶇山路上行駛時，當剛換到一個高擋位時，可能因道路阻力等因素使車速和 油門開度減小至符合低檔位參數(shù)條件，并且在換擋臨界點左右擺動，而此時，由于車速和油 門開度在兩個相鄰檔位的換擋臨界點左右頻繁變化，采用雙參數(shù)換擋規(guī)律的DCT會控制車 輛在兩個相鄰檔位之間頻繁切換，不僅會大大影響動力性和燃油經(jīng)濟性，而且會由于頻繁 的升降檔造成離合器在分離和結(jié)合的狀態(tài)之間頻繁轉(zhuǎn)換，以及同步器頻繁地與從動齒輪嚙 合與分離，這樣會造成離合器和同步器迅速磨損，縮短變速箱的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種雙離合器換擋控制方法，采用以車速、加速度、油門開度作
為參數(shù)的三參數(shù)換擋規(guī)律，根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)預(yù)測將來的運行狀態(tài)參數(shù)；根據(jù)狀
態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況；根據(jù)道路工況選擇與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型；
根據(jù)預(yù)測控制模型，控制雙離合器的換擋操作，能夠防止當車速在換擋臨界點左右擺動時
出現(xiàn)的兩個離合器以及換擋操縱機構(gòu)頻繁切換的情況。 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的 —種雙離合器換擋控制方法，預(yù)先設(shè)置道路工況與預(yù)測控制模型的對應(yīng)關(guān)系，該 方法還包括 A、采集車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)； B、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變 化趨勢判斷道路工況，根據(jù)得出的道路工況及對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測控制模型；
C、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達到換擋點，如果 是，則控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔位，并返回步驟A。 優(yōu)選地，該方法還包括判斷車輛是否停止，如果是，則程序結(jié)束，如果否，則返回 步驟A。 優(yōu)選地，該方法之前還包括程序初始化的步驟，程序初始化包括讀取預(yù)測控制模
型，該預(yù)測控制模型為初始預(yù)測控制模型，符合車輛起步工況的一般情況。 優(yōu)選地，所述步驟A包括采集車速信號和油門開度信號，并通過對車速微分計算
加速度&=^。 dt 優(yōu)選地，所述步驟B包括步驟 a、使用預(yù)測函數(shù)預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，所述預(yù)測函數(shù)的輸入為步驟A所采集的 車輛當前運行狀態(tài)信號，輸出為將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢在預(yù)設(shè) 道路工況選擇表中選擇對應(yīng)的道路工況； b、根據(jù)所述道路工況及對應(yīng)關(guān)系在預(yù)測控制模型選擇表中選擇相對應(yīng)的預(yù)測控 制模型，并將所述初始預(yù)測控制模型更新為所述相對應(yīng)的預(yù)測控制模型；
5
c、優(yōu)化預(yù)測控制模型。 優(yōu)選地，所述預(yù)測函數(shù)可選擇PID控制函數(shù)或模糊控制函數(shù)。 優(yōu)選地，所述預(yù)測函數(shù)為PID控制函數(shù)，其數(shù)學表達式為
F(x(W)-《""")+ ^^ + ^^，其中Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，
& 《#)
l為k時刻運行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓控制信號的系數(shù)。 優(yōu)選地，所述步驟C中車輛達到換擋點包括i)所述車輛當前運行狀態(tài)的參數(shù)均 符合換擋點的參數(shù)數(shù)值；ii)所述預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù)均符合換擋點的參 數(shù)數(shù)值。 還提供了一種雙離合器換擋控制裝置，該裝置預(yù)先設(shè)置道路工況與預(yù)測控制模型 的對應(yīng)關(guān)系，該裝置包括微處理器、輸入信號通道、輸出信號通道、通訊總線和電源模塊， 通過傳感器采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)通過輸入信號通道輸入微處理器，汽車當前運行 狀態(tài)參數(shù)經(jīng)微處理器處理后，產(chǎn)生換擋控制信號，換擋控制信號經(jīng)輸出信號通道輸出控制 雙離合器進行換擋操作，其特征在于，所述微處理器包括分析模塊、預(yù)測控制模型模塊、優(yōu) 化模塊和判斷模塊，其中， 所述分析模塊用于根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運 行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況，并根據(jù)得出的道路工況及對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測 控制模型； 所述預(yù)測控制模型模塊用于存儲與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型、和與車輛起 步工況的一般情況相對應(yīng)的初始預(yù)測控制模型； 判斷模塊用于根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達到換 擋點，如果是，則微處理器輸出換擋控制信號，控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔 位。 優(yōu)選地，所述采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)包括車速信號、油門開度信號、和所述
分析模塊通過對車速微分計算的加速度a = 。
dt 優(yōu)選地，所述分析模塊使用預(yù)測函數(shù)預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，所述預(yù)測函數(shù)的輸
入為所采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，輸出為將來運行狀態(tài)參數(shù)，所述分析模塊根據(jù)運行
狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢在預(yù)設(shè)道路工況選擇表中選擇對應(yīng)的道路工況。 優(yōu)選地，所述優(yōu)化模塊用于滾動優(yōu)化和反饋校正所述預(yù)測控制模型。 優(yōu)選地，車輛達到換擋點包括i)所述車輛當前運行狀態(tài)的參數(shù)均符合換擋點的
參數(shù)數(shù)值；ii)所述預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值。 由上述方法可知，本發(fā)明的雙離合器換擋控制方法通過預(yù)先設(shè)置的與道路工況相
對應(yīng)的預(yù)測控制模型的換擋控制，可結(jié)合道路工況判斷是否進行換擋操作，避免車輛在復
雜路況下的頻繁換擋，有效地利用發(fā)動機提供的動力，避免因頻繁換擋引起的離合器以及
同步器受損，提高變速箱同步器使用壽命，使換擋更加平順，提升操控性能。


圖1是雙離合器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的雙離合器換擋控制方法的流程圖。 圖3是圖2中步驟203的具體流程圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的雙離合器換擋控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明進一步詳細說明。 本發(fā)明的基本思想是采用以車速、加速度、油門開度作為參數(shù)的三參數(shù)換擋規(guī)律， 根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)預(yù)測將來的運行狀態(tài)參數(shù)；根據(jù)狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路 工況；根據(jù)道路工況選擇與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型；根據(jù)預(yù)測控制模型，控制雙 離合器的換擋操作。本發(fā)明通過使用與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型對換擋操作進行控 制，能夠防止在復雜路況下出現(xiàn)的當車速在換擋臨界點左右擺動時，兩個離合器以及換擋 操縱機構(gòu)頻繁切換的情況。 首先，本發(fā)明提供了一種可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制方法，采用以車速、 加速度、油門開度作為參數(shù)的三參數(shù)換擋規(guī)律，根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)預(yù)測將來的運 行狀態(tài)參數(shù)；根據(jù)狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況；根據(jù)道路工況選擇與道路工況相對 應(yīng)的預(yù)測控制模型；根據(jù)預(yù)測控制模型，控制雙離合器的換擋操作。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的雙離合器換擋控制方法的流程圖。如圖2所示，本控制方法 包括以下步驟 步驟201 、程序運行開始，程序初始化。 首先在控制程序初始化階段，即車輛起步階段，讀取初始預(yù)測控制模型。初始 預(yù)測控制模型預(yù)置在控制系統(tǒng)中，該初始預(yù)測控制模型的控制函數(shù)可選擇比例微分積 分(PID)函數(shù)、模糊控制函數(shù)或其他控制函數(shù)。以PID函數(shù)為例，其控制函數(shù)表達式為
F(x(A))-i^4xW + ^U^^，其中Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，
l為k時刻運行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓控制信號的系數(shù)。以上各系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗值制定，并按 照在調(diào)試階段實現(xiàn)最符合車輛起步時運行狀態(tài)的參數(shù)進行調(diào)整而得出。其他控制函數(shù)的系 數(shù)確定方法與此相似，都是根據(jù)經(jīng)驗值制定、通過試驗調(diào)整而得出，在此不再贅述。
步驟202、采集車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)。 車輛的當前運行狀態(tài)參數(shù)包括車速v、油門開度a和加速度a?？刂葡到y(tǒng)通過傳
感器采集車速信號v和油門開度信號a ，并通過對車速微分計算加速度a-，，即可得到車
dt
輛的當前運行狀態(tài)參數(shù)。 步驟203、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參 數(shù)的變化趨勢判斷道路工況，根據(jù)得出的道路工況以及預(yù)先設(shè)置的道路工況與預(yù)測控制模 型的對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測控制模型。 圖3示出了步驟203的具體過程，如圖3所示，步驟203具體包括步驟301、根據(jù) 車輛當前運行狀態(tài)的三個參數(shù)，預(yù)測將來的運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢 綜合判斷道路工況。
控制系統(tǒng)根據(jù)模糊控制理論中的預(yù)測控制理論來預(yù)測將來的運行狀態(tài)參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)將當前的車輛運行狀態(tài)參數(shù)作為預(yù)測函數(shù)的輸入，預(yù)測函數(shù)的輸出為下一時刻的車輛運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢可綜合判斷道路工況。車輛運行狀態(tài)參數(shù)的預(yù)測函數(shù)為ym(k+i) =F(x(k))， i = 1， ...， P-l。其中，x(k)為k時刻車輛的運行狀態(tài)參數(shù)之一，即車速v、油門開度a或加速度a;F為對象預(yù)測模型數(shù)學表達式，其可選擇為PID函數(shù)、模糊控制函數(shù)或其他控制函數(shù)，以PID函數(shù)為例，其函數(shù)表達式為
F(x(/c))-K"^^) + ^ + "^，其中Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，
l為k時刻運行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓控制信號的系數(shù)，以上各系數(shù)是根據(jù)車輛行駛試驗所采集的數(shù)據(jù)而確定的；ym為k+i時刻的車輛運行狀態(tài)參數(shù)。根據(jù)以上預(yù)測函數(shù)可分別預(yù)測k+i時刻的車速v、油門開度a和加速度a。此預(yù)測函數(shù)為自由輸出函數(shù)，"自由"是指k時刻的輸出預(yù)測是在未考慮該時刻新加入的控制作用而做出的，也就是說，預(yù)測運行狀態(tài)參數(shù)是根據(jù)過程的歷史信息即油門開度、車速、加速度等信息的歷史值而計算得到的，未考慮駕駛員對車輛的控制等其他影響條件。 在不同的道路工況下行駛時，車輛運行狀態(tài)的三個參數(shù)的變化趨勢是不同的。例如，在平路行駛時，以上參數(shù)可能出現(xiàn)車速v增大、油門開度a增大、加速度a增大，或者車速v減小、油門開度a減小、加速度a減小的兩種情況；而在崎嶇道路行駛時，車速v、油門開度a和加速度a都頻繁發(fā)生變化。因此，根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和下一時刻的運行狀態(tài)參數(shù)所得到運行狀態(tài)參數(shù)變化趨勢即可作為判斷道路工況的依據(jù)。道路工況的劃分可按照車輛的駕駛設(shè)計要求，依據(jù)以上車輛的三個參數(shù)進行，例如，道路工況可簡單地分為平路、坡路和崎嶇路面三種類型，也可根據(jù)需要更詳細地增加雪地、多彎山路、城市道路等特殊路況類型。將需要劃分的道路工況與參數(shù)變化趨勢的對應(yīng)關(guān)系建立道路工況選擇表，并將道路工況選擇表預(yù)置在控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)在預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)以后，即可從道路工況選擇表中判斷出對應(yīng)的道路工況。 步驟302、在判斷道路工況以后，控制系統(tǒng)根據(jù)得出的道路工況以及預(yù)先設(shè)置的道路工況與預(yù)測控制模型的對應(yīng)關(guān)系選擇預(yù)測控制模型。 控制系統(tǒng)中預(yù)置了與道路工況類型相對應(yīng)的預(yù)測控制模型。預(yù)測控制模型的預(yù)測函數(shù)為《(0 = 1> &(0，1 = 1，…，P-l，其中，gn(i) =F(x(i))，i = l，... ，P-1，F(xiàn)為對象預(yù)測模型數(shù)學表達式，其可選擇為PID函數(shù)、模糊控制函數(shù)或其他控制函數(shù)。以PID函數(shù)為例，其函數(shù)表達式為,"O')) = "(0+ ^ + ^ ，其中Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，l為i時刻運行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓控制信號的系數(shù)，以上各系數(shù)是根據(jù)
車輛行駛試驗所采集的數(shù)據(jù)而確定的。在預(yù)測控制模型的預(yù)測函數(shù)中，gn是在各種單一控制條件下對車輛運行狀態(tài)參數(shù)的預(yù)測，其中還包括道路工況的影響作用，例如執(zhí)行換擋控制動作后對車輛運行狀態(tài)參數(shù)的影響、不同道路工況對車輛運行狀態(tài)參數(shù)的影響等。其中，針對不同道路工況的預(yù)測函數(shù)是通過對不同道路工況的特點進行分析，根據(jù)試驗測量值作為參考而選取的。O (i)表示i時刻考慮各種控制作用后計算的車輛狀態(tài)參數(shù)，其加入的控制輸入不是在時間上各自獨立的量，而是各種控制條件的基函數(shù)的線性組合，即gn的線性組合，其加權(quán)系數(shù)根據(jù)各控制條件的影響作用大小來選擇。 將道路工況與預(yù)測控制模型的對應(yīng)關(guān)系建立預(yù)測控制模型選擇表，并將預(yù)測控制模型選擇表預(yù)置在控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)在判斷道路工況以后，即可從預(yù)測控制模型選擇表中選擇對應(yīng)的預(yù)測控制模型，將初始預(yù)測控制模型更新為該預(yù)測控制模型，并使用該預(yù)測控制模型進行換擋控制的操作，執(zhí)行相應(yīng)的控制動作。
步驟303、優(yōu)化預(yù)測控制模型。 由于預(yù)測控制模型是預(yù)置在控制系統(tǒng)中的符合一般規(guī)律的控制模型，而與實際行駛過程中的道路工況并不完全相同，并且在實際行駛過程中存在非線性時變、模型失配和干擾等不確定因素，使得所選擇的預(yù)測控制模型可能與實際情況不相符，因此在駕駛過程中，預(yù)測控制模型的選擇并不是一次離線完成的，而是需要在有限的移動時間間隔內(nèi)對預(yù)測控制模型反復在線進行優(yōu)化，使預(yù)測控制模型更接近實際路況信息，使對車輛的換擋控制更符合車輛行駛的實際情況。 本發(fā)明對預(yù)測控制模型的優(yōu)化采用現(xiàn)有預(yù)測控制理論中的滾動優(yōu)化和反饋校正的方式。反饋校正的輸入是通過將k時刻測量的車輛運行狀態(tài)參數(shù)與k時刻預(yù)測控制模型的預(yù)測車輛運行狀態(tài)參數(shù)進行比較，而得出的預(yù)測控制模型的預(yù)測誤差，其輸出為根據(jù)預(yù)測誤差得出的校正值，利用這個校正值來校正預(yù)測控制模型的預(yù)測車輛運行狀態(tài)參數(shù)，從而得到更為準確的、更符合實際情況的預(yù)測值。這種預(yù)測控制模型加反饋校正的過程，使得預(yù)測控制具有很強的抗干擾性和克服系統(tǒng)不準確性的能力。 滾動優(yōu)化即應(yīng)用二次型性能指標采用滾動式的有限時域優(yōu)化策略。該優(yōu)化策略不
是一次離線完成的，而是反復在線進行的，即在每一采樣時刻，優(yōu)化性能指標只涉及從該時
刻起到未來的有限時間段。而到下一個采樣時刻，這一優(yōu)化時段會同時向前推移，因此預(yù)測
控制不是一個對全局相同的優(yōu)化指標，而是在每一時刻有一個相對于該時刻的局部優(yōu)化性
能指標，不同時刻優(yōu)化性能指標的形式是相同的，但其包含的時間區(qū)域是不同的。 對于行駛車輛這種動態(tài)特性變化和存在不確定因素的復雜系統(tǒng)，無需在全局范圍
內(nèi)判斷最優(yōu)化性能，因此這種滾動優(yōu)化方法很適用于這樣的復雜系統(tǒng)。如果模型和過程匹
配錯誤，或者是由于系統(tǒng)的不確定因素引起的控制性能問題，通過這種滾動優(yōu)化可以補償
誤差或根據(jù)在線辨識校正模型參數(shù)，從而達到準確的、更符合實際道路工況的控制效果。 步驟204、控制程序根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達
到換擋點，如果是，則控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔位。 在實時在線優(yōu)化更新的預(yù)測控制模型下，控制系統(tǒng)實時檢測車輛的運行狀態(tài)，判斷車輛是否達到換擋點。換擋點是由車輛自身的檔位參數(shù)決定的。此時，判斷車輛是否到達換擋點需要滿足兩個條件1、車輛當前運行狀態(tài)的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值；2、預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值。當車輛的運行狀態(tài)同時滿足以上兩個條件時，則車輛達到換擋點，控制系統(tǒng)控制雙離合器換擋；當車輛的運行狀態(tài)不能同時滿足以上兩個條件時，例如車輛當前運行狀態(tài)的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值、但預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù)不符合換擋點的參數(shù)數(shù)值的情況，則車輛未達到換擋點，控制系統(tǒng)控制車輛保持當前檔位，不進行換擋操作。 由于預(yù)測控制模型中的換擋規(guī)則是根據(jù)一般車輛的檔位參數(shù)條件與不同道路工況下車輛運行狀況相結(jié)合而制定的，控制系統(tǒng)可以消除由于道路工況造成的車輛參數(shù)在換
9擋點附近出現(xiàn)的頻繁擺動對換擋動作的影響，在車輛參數(shù)滿足兩個換擋點條件時控制雙離
合器換擋。因此，通過設(shè)置結(jié)合路況的預(yù)測控制模型，可以避免使用雙參數(shù)換擋規(guī)則或使用
三參數(shù)換擋規(guī)則、但僅將車輛當前參數(shù)作為換擋依據(jù)的控制方法中出現(xiàn)的，當車速在換擋
臨界點左右擺動時出現(xiàn)的兩個離合器以及換擋操縱機構(gòu)頻繁切換的情況。 步驟205、判斷車輛是否停止，如果是，則程序結(jié)束，如果否，則返回步驟202。 當檢測到車輛的三個參數(shù)均為零時，即車輛停止的狀態(tài)，則控制程序結(jié)束。當車輛
的三個參數(shù)不均為零時，此時車輛仍處于行駛狀態(tài)，因此循環(huán)執(zhí)行步驟202至步驟204，對
車輛進行換擋控制操作。 當汽車行駛在崎嶇路面時的工況最為復雜，最容易產(chǎn)生換檔頻繁的現(xiàn)象，因此針對該路面制定的控制模型最為復雜；當汽車行駛在平路上的工況最為簡單，不容易產(chǎn)生換檔頻繁的現(xiàn)象，因此針對該路面制定的控制模型相對最為簡單，而坡路工況介于兩者之間，控制模型的復雜程度也介于兩者之間。以下，以道路工況為崎嶇路面為例，介紹本發(fā)明的可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制方法。 首先，在控制程序初始化階段，即車輛起步階段，讀取初始的預(yù)測控制模型。然后，控制系統(tǒng)通過傳感器采集車輛運行參數(shù)，當控制系統(tǒng)根據(jù)油門開度、車速、加速度等參數(shù)預(yù)測車輛運行參數(shù)，得出運行狀態(tài)參數(shù)變化趨勢，根據(jù)道路工況選擇表判斷車輛目前正處于崎嶇道路時，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測控制模型選擇表選擇崎嶇道路預(yù)測控制模型，并將初始的預(yù)測控制模型更新為崎嶇道路預(yù)測控制模型，控制系統(tǒng)使用崎嶇道路預(yù)測控制模型進行換擋控制操作?？刂葡到y(tǒng)采用多步測試、滾動優(yōu)化和反饋校正等步驟，根據(jù)過程的歷史信息即油門開度、車速、加速度、離合器壓力、檔位等信息的歷史值，判斷將來的輸入和輸出狀態(tài)，經(jīng)過模型輸出誤差進行反饋校正以后，再與參考軌跡進行比較，應(yīng)用二次型性能指標對預(yù)測控制模型進行滾動優(yōu)化，判斷當前時刻加于系統(tǒng)的控制是否合理。在實時在線更新的預(yù)測控制模型下，控制系統(tǒng)實時檢測車輛的運行狀態(tài)，判斷車輛是否達到換擋點，用以決定當前檔位是否需要變換。 預(yù)測控制的優(yōu)化過程的不離線性，保證了信息的實時性，準確性，當車輛當前運行狀態(tài)達到換檔點，并且預(yù)測控制模型預(yù)測的運行狀態(tài)參數(shù)符合換檔點則控制換檔，不符合則將目標檔位控制在原檔位，保證車輛行駛過程中不會頻繁換檔。 當汽車行駛在平路或坡路時控制過程與上同理，只是復雜程度不如崎嶇路面，因此控制相對簡單，在此不再贅述。 此外，本發(fā)明還提供了一種可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制裝置。該裝置使用本發(fā)明的可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制方法，對雙離合器進行換擋控制。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，本發(fā)明的可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制裝置包括微處理器401，輸入信號通道402、輸出信號通道403、通訊總線404和電源模塊405。傳感器采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)通過輸入信號通道402輸入微處理器401 ，汽車當前運行狀態(tài)參數(shù)經(jīng)微處理器401處理后，產(chǎn)生換擋控制信號，換擋控制信號經(jīng)輸出信號通道403輸出，通過例如電磁閥、執(zhí)行電機等執(zhí)行機構(gòu)406控制車輛的離合器切換和檔位的變換。其中，微處理器401包括分析模塊501、預(yù)測控制模型模塊502、優(yōu)化模塊503、判斷模塊504。預(yù)測控制模型模塊502中包括對應(yīng)于各種道路工況的預(yù)測控制模型，例如包括平路模型601、坡路模型602和崎嶇路面模型603 ;以及對應(yīng)于車輛起步階段的初始預(yù)測控制模型604。 車輛起步后，程序初始化，在預(yù)測控制模型模塊502中讀取初始的預(yù)測控制模型 604。然后，微處理器401通過傳感器采集例如車速v、油門開度a等車輛運行參數(shù)，車輛 運行參數(shù)通過輸入信號通道輸入至微處理器401的分析模塊501，分析模塊501對車速v
進行微分，計算a-^，然后根據(jù)車速v、油門開度a以及加速度a三個參數(shù)，分別計算將來
的車輛運行狀態(tài)參數(shù)車速v'、油門開度a'以及加速度a'，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨 勢在分析模塊501中的道路工況選擇表中選擇相應(yīng)的道路工況，并根據(jù)道路工況在分析模 塊501中的預(yù)測控制模型選擇表中判斷與道路工況相對應(yīng)預(yù)測控制模型，繼而在預(yù)測控制 模型模塊502中選擇并執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)測控制模型。例如，當分析模塊501根據(jù)油門開度、車 速、加速度等參數(shù)在道路工況選擇表中判斷出車輛目前正處于崎嶇路面，并從預(yù)測控制模 型選擇表中選擇對應(yīng)的預(yù)測模型為崎嶇路面模型時，此時控制系統(tǒng)選擇預(yù)測控制模型模塊 502中的崎嶇路面模型603，則控制程序使用崎嶇道路預(yù)測控制模型進行換擋控制。崎嶇路 面模型603中存儲與崎嶇路面相對應(yīng)的換擋控制規(guī)律，在使用該模型進行換擋控制后，優(yōu) 化模塊503采用多步測試、滾動優(yōu)化和反饋校正等步驟，根據(jù)過程的歷史信息即油門開度、 車速等信息的歷史值，判斷將來的輸入和輸出狀態(tài)，經(jīng)過模型輸出誤差進行反饋校正以后， 再與參考軌跡進行比較，應(yīng)用二次型性能指標進行滾動優(yōu)化，對當前采用的預(yù)測控制模型 進行優(yōu)化，使其更符合車輛行駛的實際情況。在實時在線優(yōu)化更新的預(yù)測控制模型下，控制 系統(tǒng)實時檢測車輛的運行狀態(tài)，判斷模塊504用于判斷車輛是否達到換擋點，以決定當前 檔位是否需要變換。此時，判斷車輛是否到達換擋點需要滿足兩個條件1、車輛當前運行狀 態(tài)的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值；2、預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù)均符合換 擋點的參數(shù)數(shù)值。當車輛的運行狀態(tài)同時滿足以上兩個條件時，則車輛達到換擋點，控制系 統(tǒng)控制雙離合器換擋；當車輛的運行狀態(tài)參數(shù)不能同時滿足以上兩個條件時，例如車輛當 前運行狀態(tài)的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值、但預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù) 不符合換擋點的參數(shù)數(shù)值的情況，則車輛未達到換擋點，控制系統(tǒng)控制車輛保持當前檔位， 不進行換擋操作。當判斷模塊504判斷車輛達到換擋點時，產(chǎn)生換擋控制信號，換擋控制信 號經(jīng)輸出信號通道輸出，通過執(zhí)行機構(gòu)406控制車輛的離合器切換和檔位的變換。當判斷 模塊504判斷車輛的速度、加速度和油門開度等參數(shù)均為零時，則此時車輛停止，對車輛的 換擋控制停止。 本實施例中采用摩托羅拉16位單片機MC9S12D64作為微處理器。該單片機可提 供8個輸入捕捉通道(ECT) ， 8個模擬信號輸入通道(ATD)，以及8個脈寬調(diào)制信號輸出通道 (P麗)，29個不連續(xù)輸入/輸出(I/O)通道。其中，使用ECT通道采集轉(zhuǎn)速傳感器信號，采用 ATD通道采集油門開度、檔位位置傳感器信號，信號經(jīng)微處理器處理，通過P麗通道輸出脈 寬調(diào)制信號，作為執(zhí)行機構(gòu)的控制信號，輸入驅(qū)動芯片BTS7960驅(qū)動選、換檔電機選、換檔。
由上述的實施例可知，本發(fā)明的控制方法及裝置采用車速，加速度，油門開度作為 參數(shù)的三參數(shù)換檔規(guī)律，通過車輛當前的運行狀態(tài)參數(shù)預(yù)測將來的運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)狀 態(tài)參數(shù)的變化趨勢綜合判斷道路工況，選擇與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型進行換擋控 制操作。由于本發(fā)明中的預(yù)測控制模型是根據(jù)一般車輛的檔位參數(shù)條件與不同道路工況下 車輛運行狀況相結(jié)合而制定的，控制系統(tǒng)可以消除由于道路工況造成的車輛參數(shù)在換擋點附近出現(xiàn)的頻繁擺動對換擋動作的影響，在車輛參數(shù)滿足兩個換擋點條件時控制雙離合器 換擋。因此，通過設(shè)置結(jié)合路況的預(yù)測控制模型，可以避免使用雙參數(shù)換擋規(guī)則或使用三參 數(shù)換擋規(guī)則、但僅將車輛當前參數(shù)作為換擋依據(jù)的控制方法中出現(xiàn)的，當車速在換擋臨界 點左右擺動時出現(xiàn)的兩個離合器以及換擋操縱機構(gòu)頻繁切換的情況，避免車輛在復雜路況 下的頻繁換擋，有效地利用發(fā)動機提供的動力，避免因頻繁換擋引起的同步器受損，提高變 速箱同步器使用壽命，使換擋更加平順，提升操控性能。 本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保 護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
一種雙離合器換擋控制方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置道路工況與預(yù)測控制模型的對應(yīng)關(guān)系，該方法還包括A、采集車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)；B、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況，根據(jù)得出的道路工況及對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測控制模型；C、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達到換擋點，如果是，則控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔位，并返回步驟A。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l雙離合器換擋控制方法，其特征在于，該方法還包括判斷車輛是否 停止，如果是，則程序結(jié)束，如果否，則返回步驟A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法之前還包括程序初始化的步 驟，程序初始化包括讀取預(yù)測控制模型，該預(yù)測控制模型為初始預(yù)測控制模型，符合車輛起 步工況的一般情況。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括采集車速信號和油門 開度信號，并通過對車速微分計算加速度a = ^ 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括步驟a、 使用預(yù)測函數(shù)預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，所述預(yù)測函數(shù)的輸入為步驟A所采集的車輛 當前運行狀態(tài)信號，輸出為將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢在預(yù)設(shè)道路 工況選擇表中選擇對應(yīng)的道路工況；b、 根據(jù)所述道路工況及對應(yīng)關(guān)系在預(yù)測控制模型選擇表中選擇相對應(yīng)的預(yù)測控制模 型，并將所述初始預(yù)測控制模型更新為所述相對應(yīng)的預(yù)測控制模型；c、 優(yōu)化預(yù)測控制模型。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)測函數(shù)可選擇PID控制函數(shù)或模糊 控制函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預(yù)測函數(shù)為PID控制函數(shù)，其數(shù)學表 達式為F(x(") = ++ ，其中Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)，l為k時刻運行狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓控制信號的系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟C中車輛達到換擋點包括 i)所述車輛當前運行狀態(tài)的參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值；ii)所述預(yù)測控制模型計算的 車輛的三個參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值。
9. 一種雙離合器換擋控制裝置，其特征在于，該裝置預(yù)先設(shè)置道路工況與預(yù)測控制模 型的對應(yīng)關(guān)系，該裝置包括微處理器、輸入信號通道、輸出信號通道、通訊總線和電源模 塊，通過傳感器采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)通過輸入信號通道輸入微處理器，汽車當前 運行狀態(tài)參數(shù)經(jīng)微處理器處理后，產(chǎn)生換擋控制信號，換擋控制信號經(jīng)輸出信號通道輸出 控制雙離合器進行換擋操作，其特征在于，所述微處理器包括分析模塊、預(yù)測控制模型模 塊、優(yōu)化模塊和判斷模塊，其中，所述分析模塊用于根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀 態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況，并根據(jù)得出的道路工況及對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測控制模型；所述預(yù)測控制模型模塊用于存儲與道路工況相對應(yīng)的預(yù)測控制模型、和與車輛起步工 況的一般情況相對應(yīng)的初始預(yù)測控制模型；判斷模塊用于根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達到換擋點， 如果是，則微處理器輸出換擋控制信號，控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)包括車速信號、油門開度信號、和所述分析模塊通過對車速微分計算的加速度<formula>formula see original document page 3</formula>
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述分析模塊使用預(yù)測函數(shù)預(yù)測將來運 行狀態(tài)參數(shù)，所述預(yù)測函數(shù)的輸入為所采集的車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，輸出為將來運行狀 態(tài)參數(shù)，所述分析模塊根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢在預(yù)設(shè)道路工況選擇表中選擇對應(yīng)的 道路工況。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述優(yōu)化模塊用于滾動優(yōu)化和反饋校 正所述預(yù)測控制模型。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，車輛達到換擋點包括i)所述車輛當前 運行狀態(tài)的參數(shù)均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值；ii)所述預(yù)測控制模型計算的車輛的三個參數(shù) 均符合換擋點的參數(shù)數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙離合器換擋控制方法，預(yù)先設(shè)置道路工況與預(yù)測控制模型的對應(yīng)關(guān)系，該方法還包括A、采集車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)；B、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)，預(yù)測將來運行狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢判斷道路工況，根據(jù)得出的道路工況及對應(yīng)關(guān)系選擇相應(yīng)的預(yù)測控制模型；C、根據(jù)車輛當前運行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測控制模型判斷車輛是否達到換擋點，如果是，則控制雙離合器換擋，如果否，則保持當前檔位，并返回步驟A。還公開了一種可預(yù)測道路工況的雙離合器換擋控制裝置，該裝置包括微處理器、輸入信號通道、輸出信號通道、通訊總線和電源模塊，所述微處理器包括分析模塊、預(yù)測控制模型模塊、優(yōu)化模塊和判斷模塊。
文檔編號B60W40/10GK101780798SQ20091000551
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者尹遜波, 朱慶章 申請人:比亞迪股份有限公司