本發(fā)明涉及自動變速箱控制領域，尤其是一種自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)。

背景技術：

在傳動系統(tǒng)中，當電磁閥的控制電流變化時，電磁閥開度會改變，由于在電磁閥開度相對穩(wěn)定時，磁點處于靜止狀態(tài)，因此，當電磁閥開度改變時，磁點從靜止到移動的響應時間會過長。進一步的，由于執(zhí)行機構處于變速箱傳動油中，為了抵消傳動油粘滯增加電磁閥芯的動態(tài)響應，在電磁閥控制裝置當中引入了震顫功能。震顫即為，在電磁閥開度相對穩(wěn)定時，不讓磁點靜止，而是讓磁點在穩(wěn)定位置處上下顫抖，這樣當電磁閥開度改變時就沒有靜摩擦的阻礙，從而不會影響響應的及時性。在實際的電磁閥控制中，電磁閥的目標控制電流和流過電磁閥中的電磁線圈的實際電流往往并不一致，因此，需要對電磁閥的控制電路進行修正，以使電磁閥的目標控制電流與流過電磁閥中的電磁線圈的實際電流之間的差異在容許的范圍內。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)執(zhí)行機構的實際信號能夠跟隨其目標信號。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)，包括：PI控制器、PWM調制器、執(zhí)行機構以及反饋回路；其中，所述反饋回路將所述執(zhí)行機構的實際信號反饋至所述PI控制器，所述PI控制器根據(jù)所述執(zhí)行機構的一目標信號和所述實際信號控制所述PWM調制器，以實現(xiàn)所述實際信號跟隨所述目標信號。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，當所述執(zhí)行機構為一電磁閥時，所述PI控制器的積分系數(shù)由以下公式獲得：

其中，KI表示PI控制器的積分系數(shù)，L_C表示所述電磁閥的電感，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益，f_s表示所述PWM調制器的調制頻率，ξ表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的阻尼比，n表示大于等于3的正整數(shù)。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，當所述執(zhí)行機構為一電磁閥時，所述PI控制器的比例系數(shù)由以下公式獲得：

其中，KP表示PI控制器的比例系數(shù)，L_C表示所述電磁閥的電感，Rs表示采樣流經(jīng)所述電磁閥的電流的采樣電阻，R_C表示所述電磁閥內阻，KI表示PI控制器的積分系數(shù)，ω表示所述目標信號的角頻率，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述采樣電阻由以下公式獲得：

R_s＝f₁(t_x)＝R_s0[1+η(t_x-t₀)]，

其中，R_s∈[f₁(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，R_s0表示室溫時的采樣電阻，f₁表示所述采樣電阻與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述電磁閥內阻由以下公式獲得：

R_c＝f₂(t_x)＝R_c0[1+η(t_x-t₀)]，

其中，R_c∈[f₂(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，R_c0表示室溫時的電磁閥內阻，f₂表示所述電磁閥與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，室溫時的電磁閥內阻由以下公式獲得：

其中，V_bat0表示標準工況下所述電磁閥的供電電壓，τ表示所述電磁閥的電磁時間常數(shù)，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示零輸入響應的初始電流。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述電磁閥的電感由以下公式獲得：

L_c＝τR_c，

其中，τ表示所述電磁閥的電磁時間常數(shù)，R_C表示所述電磁閥內阻。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述電磁閥的電磁時間常數(shù)由以下公式獲得：

其中，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電磁閥零輸入響應的初始電流，i_s2表示所述電磁閥零輸入響應的結束電流。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述目標信號的角頻率的范圍由以下公式獲得：

其中，ω表示所述目標信號的角頻率，C(jω)表示所述實際信號，R(jω)表示所述目標信號。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，當所述執(zhí)行機構為一電機時，所述PI控制器的積分系數(shù)由以下公式獲得：

其中，K_I表示PI控制器的積分系數(shù)，r表示所述電機的電樞繞組的平均電阻，J表示所述電機的轉動慣量，a表示所述反饋回路的增益，K_m表示所述電機的電磁準據(jù)常數(shù)，V_bat表示所述電機的供電電壓，f_s表示所述PWM調制器的調制頻率，ξ表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的阻尼比，n表示大于等于3的正整數(shù)。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，當所述執(zhí)行機構為一電機時，所述PI控制器的比例系數(shù)由以下公式獲得：

其中，K_P表示PI控制器的比例系數(shù)，r表示所述電機的電樞繞組的平均電阻，J表示所述電機的轉動慣量，K_m表示所述電機的電磁轉矩常數(shù)，K_e表示所述電機的反電勢常數(shù)，f表示所述電機的轉子阻尼系數(shù)，K_I表示PI控制器的積分系數(shù)，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益，ω表示所述目標信號的角頻率。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述電機的電樞繞組的平均電阻由以下公式獲得：

r＝f₃(t_x)＝r₀[1+η(t_x-t₀)]，

其中，r∈[f₃(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，r₀表示室溫時的電機的電樞繞組的平均電阻，f₃表示所述電機與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，室溫時的電機的電樞繞組的平均電阻由以下公式獲得：

其中，V_bat0表示標準工況下所述電機的供電電壓，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電機的電樞繞組零輸入響應的初始電流，τ表示所述電機的電磁時間常數(shù)。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述電機的電磁時間常數(shù)由以下公式獲得：

其中，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電機的電樞繞組零輸入響應的初始電流，i_s2表示零輸入響應的結束電流。

優(yōu)選的，在上述的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，所述目標信號的角頻率的范圍由以下公式獲得：

其中，ω表示所述目標信號的角頻率，C(jω)表示所述實際信號，R(jω)表示所述目標信號。

在本發(fā)明提供的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，PI控制器獲取反饋回路反饋的執(zhí)行機構的實際信號，根據(jù)所述實際信號以及一目標信號來控制PWM調制器，以達到所述實際信號跟隨所述目標信號的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一中對電磁閥負載進行一次充放電的過程；

圖3為本發(fā)明實施例二中對電機電樞繞組進行一次充放電的過程。

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發(fā)明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據(jù)下列描述和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括：PI控制器100、PWM調制器200、執(zhí)行機構300以及反饋回路400；其中，所述反饋回路400將所述執(zhí)行機構300的實際信號反饋至所述PI控制器100，所述PI控制器100根據(jù)所述執(zhí)行機構300的一目標信號和所述實際信號控制所述PWM調制器200，以實現(xiàn)所述實際信號跟隨所述目標信號。

當所述執(zhí)行機構300為一電磁閥時，所述目標信號為所述電磁閥的目標電流，所述實際信號為所述電磁閥的實際電流。所述PI控制器的積分系數(shù)由以下公式獲得：

其中，KI表示PI控制器的積分系數(shù)，L_C表示所述電磁閥的電感，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益，f_s表示所述PWM調制器的調制頻率，ξ表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的阻尼比，n表示大于等于3的正整數(shù)。

進一步的，n是一個經(jīng)驗值，較優(yōu)的，n的取值范圍為5～10。其作用是為了滿足所述PWM調制器的周期小于所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的時間常數(shù)。

進一步的，所述PI控制器的比例系數(shù)由以下公式獲得：

其中，K_P表示PI控制器的比例系數(shù)，L_C表示所述電磁閥的電感，R_s表示采樣流經(jīng)所述電磁閥的電流的采樣電阻，R_C表示所述電磁閥內阻，K_I表示PI控制器的積分系數(shù)，ω表示所述目標信號的角頻率，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益。

根據(jù)式1和式2即可確定所述KI控制器的參數(shù)，進而可以控制所述PWM調制器，以達到所述電磁閥的實際電流跟隨其目標電流的目的。

在上述式1和式2中，所述電磁閥的供電電壓V_bat是一個變化的量，由實際的具體工況決定的，其取值范圍為[V_a，V_b]，采樣流經(jīng)所述電磁閥的電流的采樣電阻以及所述電磁閥內阻均為變量，且均與自動變速箱的工作溫度相關。

上式2中的采樣電阻R_s隨著自動變速箱的工作溫度的變化而變化，具體的，由以下公式獲得：

R_s＝f₁(t_x)＝R_s0[1+η(t_x-t₀)]， (式3)

其中，R_s∈[f₁(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，R_s0表示室溫時的采樣電阻，可以直接獲取，f₁表示所述采樣電阻與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

式2中的所述電磁閥內阻R_c也隨著自動變速箱的工作溫度的變化而變化，具體的，由以下公式獲得：

R_c＝f₂(t_x)＝R_c0[1+η(t_x-t₀)]， (式4)

其中，R_c∈[f₂(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，R_c0表示室溫時的電磁閥內阻，f₂表示所述電磁閥與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

其中，式4中的室溫時的電磁閥內阻R_c0由以下公式獲得：

其中，V_bat0表示標準工況下所述電磁閥的供電電壓，τ表示所述電磁閥的電磁時間常數(shù)，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示零輸入響應的初始電流。

然后再由L_c＝τR_c獲得所述電磁閥的電感，其中，τ表示所述電磁閥的電磁時間常數(shù)，R_C表示所述電磁閥內阻。

進一步的，式5中的電磁閥的電磁時間常數(shù)τ由以下公式獲得：

其中，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電磁閥零輸入響應的初始電流，i_s2表示所述電磁閥零輸入響應的結束電流。

具體的，采用脈寬調制法測定所述電磁閥內阻RC和電磁閥的電感LC，如圖2所示，當電流處于下降過程中時，電流從is1衰減到is2，此過程為零輸入響應。

為電磁時間常數(shù)。

一階RL感性負載電流調制過程可用如下公式表示：

由推導出當電流處于上升過程時，其狀態(tài)響應為：

由此式可以推導出式5。

進一步的，式2中的所述目標信號的角頻率ω的范圍由以下公式獲得：

其中，ω表示所述目標信號的角頻率，C(jω)表示所述實際信號，R(jω)表示所述目標信號。即，所述目標信號的角頻率的范圍需落在所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的增益為1的頻率區(qū)間。

實施例二

在本實施例中，所述執(zhí)行機構300為一電機，在此實施例中，所述目標信號為所述電機的目標轉速，實際信號為所述電機的實際轉速。所述PI控制器的積分系數(shù)由以下公式獲得：

其中，K_I表示PI控制器的積分系數(shù)，r表示所述電機的電樞繞組的平均電阻，J表示所述電機的轉動慣量，a表示所述反饋回路的增益，K_m表示所述電機的電磁準據(jù)常數(shù)，V_bat表示所述電機的供電電壓，f_s表示所述PWM調制器的調制頻率，ξ表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的阻尼比，n表示大于等于3的正整數(shù)。

進一步的，所述PI控制器的比例系數(shù)由以下公式獲得：

其中，K_P表示PI控制器的比例系數(shù)，r表示所述電機的電樞繞組的平均電阻，J表示所述電機的轉動慣量，K_m表示所述電機的電磁轉矩常數(shù)，K_e表示所述電機的反電勢常數(shù)，f表示所述電機的轉子阻尼系數(shù)，K_I表示PI控制器的積分系數(shù)，V_bat表示所述電磁閥的供電電壓，a表示所述反饋回路的增益，ω表示所述目標信號的角頻率。

在上述式8和式9中，所述電機的供電電壓V_bat是一個變化的量，由實際的具體工況決定的，其取值范圍為[V_a，V_b]。所述電機的電樞繞組的平均電阻r也是一個變量，且與所述自動變速箱的工作溫度相關。

在上述式8和式9中，所述電機的電樞繞組的平均電阻r由以下公式獲得：

r＝f₃(t_x)＝r₀[1+η(t_x-t₀)]，

其中，r∈[f₃(t_a)，f(t_b)]，其[t_a，t_b]表示所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的工作溫度的范圍，t₀表示室溫，η表示電阻溫度系數(shù)，r₀表示室溫時的電機的電樞繞組的平均電阻，f₃表示所述電機與所述工作溫度的函數(shù)關系，t_x表示x時刻的工作溫度。

其中，室溫時的電機的電樞繞組的平均電阻r₀由以下公式獲得：

其中，V_bat0表示標準工況下所述電機的供電電壓，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電機的電樞繞組零輸入響應的初始電流，τ表示所述電機的電磁時間常數(shù)。

在上述式10中，所述電機的電磁時間常數(shù)τ由以下公式獲得：

其中，λ表示所述PI控制器輸出信號的占空比，T_s表示所述PWM調制器的調制周期，i_s1表示所述電機的電樞繞組零輸入響應的初始電流，i_s2表示零輸入響應的結束電流。

具體的，采用單相實驗測定所述電機的電樞繞組的平均電阻r，如圖3所示，當電流處于下降過程中時，電流從is1衰減到is2，此過程為零輸入響應。

為電磁時間常數(shù)。

一階RL感性負載電流調制過程可用如下公式表示：

由推導出當電流處于上升過程時，其狀態(tài)響應為：

由此式可以推導出式10。

進一步的，式9中的所述目標信號的角頻率ω的范圍由以下公式獲得：

其中，ω表示所述目標信號的角頻率，C(jω)表示所述實際信號，R(jω)表示所述目標信號。即，所述目標信號的角頻率的范圍需落在所述自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)的增益為1的頻率區(qū)間。

在本發(fā)明的實施例一、實施例二以及其他實施中，在TCU(Transmission Control Uni，自動變速箱控制單元)上電后，根據(jù)實際采集的所述自動變速箱中的油溫(即工作溫度)、供電電壓以及給定的所述目標信號的角頻率即可獲得所述PI控制器的積分系數(shù)K_I和比例系數(shù)K_P。

進一步的，還可以在確定的運行工況范圍內預先計算出所有工況下的PI控制器的積分系數(shù)K_I和比例系數(shù)K_P，并存儲于所述TCU中，在實際運行中，直接從所述TCU中獲取與實際工況相匹配的PI控制器的積分系數(shù)K_I和比例系數(shù)K_P即可。提高了數(shù)據(jù)處理的速度，減少了所述TCU的開銷。

綜上，在本發(fā)明實施例提供的自動變速箱執(zhí)行機構的控制系統(tǒng)中，PI控制器獲取反饋回路反饋的執(zhí)行機構的實際信號，根據(jù)所述實際信號以及一目標信號來控制PWM調制器，以達到所述實際信號跟隨所述目標信號的目的。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的技術方案的范圍內，對本發(fā)明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術方案的內容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內。