一种AT自动变速箱油液位信号处理系统及方法与流程

本发明属于车辆传动系统控制技术领域，具体涉及一种at自动变速箱油液位信号处理系统及方法。

背景技术：

tcu(变速器控制单元)是通过安装在变速器箱体内的电子传感器来获取油液位信号，该信号反应了变速器传动油的油量是否满足正常工作要求，是at自动变速器的重要检测信息。at电控软件对采集到的传感器信号进行处理，其结果可通过总线上传至驾驶员终端进行显示，作为变速器日常使用维护的检修依据；另外也可作为诊断变速器缺油故障的判断条件。

在车辆正常行驶时，变速器内的传动油液面容易受到路面颠簸、变速器换挡工况、动力传动系统振动等因素干扰，导致传感器输出信号波动。为了排除各种干扰因素对油液位信号的影响，需要对采集的信号进行处理。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种at自动变速器油液位信号处理系统及方法，用来减小干扰因素对油液位信号的影响。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种at自动变速箱油液位信号处理系统，包括：

信号采集模块(101)：用于利用tcu采集at自动变速器油液位传感器的模拟信号，经过a/d转换后得到对应的数字信号，该信号作为油液位原始信号输入到信号滤波器(221)和信号状态评估器(231)中；

信号滤波器(112)：用于使用数字滤波器对信号采集模块(101)输出的油液位原始信号进行处理；将滤波后得到的油液位滤波信号输出到信号输出模块(141)和信号状态评估器(122)；

调整滤波参数模块(111)：用于根据参数校正器(133)的输出值对滤波参数进行调整，并将结果输入到信号滤波器(112)中；

信号状态评估器(122)：用于迭代计算信号采集模块(101)输出的油液位原始信号与信号滤波器(112)输出油液位滤波信号之间的差异，对油液位原始信号当前的波动状态进行评估，结果输出到参数校正器(133)，评估时引入遗忘参数；

遗忘参数动态计算模块(121)：用于根据参数校正器(133)的输出值对遗忘参数进行计算，其结果输入到信号状态评估器中，用来控制信号状态评估器(122)输入数据的生存时间；

参考噪声模块(131)：用于引入噪声参考模型，生成一个噪声信号，输出到参考噪声处理模块(132)；

参考噪声处理模块(132)：包含结构与信号滤波器(112)和信号状态评估器(122)相同的两个部分，用于使用不可调的固定参数，对参考噪声特征进行计算，并将结果输出到参数校正器(133)中；

参数校正器(133)：用于通过比较信号状态评估器(122)输出的油液位信号特征与参考噪声处理模块(132)输出的参考噪声特征的差异，计算校正参数，并反馈给调整滤波参数模块(111)和遗忘参数动态计算模块(121)；

信号输出模块(141)：用于把信号滤波器(112)输出的信号作为滤波结果进行处理，转换成标准量纲的信号后输出。

优选地，所述数字信号为无量纲数字信号。

本发明还提供了一种利用所述的系统实现的at自动变速器油液位信号处理方法，包括以下步骤：

1)信号采集模块采集at自动变速器油液位传感器的模拟信号，并把a/d结果作为油液位原始信号zk输出到信号滤波器和信号状态评估器中；

2)在信号滤波器(112)中，根据上次的信号估计值以及信号的预测方程和测量转换方程，计算差协方差矩阵和滤波增益kk；

其中，q为信号干扰方差，r为测量误差方差，这两个参数是信号滤波器(112)的结构参数；为当前k时的信号估计值，根据上述过程结果和油液位原始信号zk，计算得到估计值公式如下所示，并将该值作为滤波后信号输出到信号输出模块(141)和信号状态评估器(122)；

计算估计值和真实值之间的协方差矩阵pk，为下次递推做准备；

3)调整信号滤波器参数，通过下面公式计算滤波器新参数q‘、r‘，其中q、r、kq和kr为常系数，scorr为参数校正器(133)的输出参数。

q‘＝q+kq*scorr

r‘＝r+kr*scorr

4)对油液位的当前时刻k时的原始信号和滤波信号进行处理，计算两个信号之间的误差uk；

对k-1时的数值uk-1与遗忘参数相乘；将uk与相乘结果计算欧几里德距离值；对欧几里德距离值进行计算，求出油液位原始信号与油液位滤波信号的相似度特征值d；

其中，λ为遗忘参数；

5)遗忘参数动态计算，根据下面公式计算新的遗忘参数λ‘，其中kλ为常系数，scorr为参数校正器(133)的输出参数；

λ‘＝λ+kλ*scorr

6)使用信号噪声模型生成期望值为零的参考噪声；

nt＝atsin(ωnt)

其中，ωn是噪声特征频率，为固定值；参考噪声幅值at的概率密度符合标准正态分布，如下式：

7)对参考噪声nt进行处理，提取参考噪声特征值dn；该模块包含与信号滤波器(112)和信号状态评估器(122)结构相同的两个部分，使用固定参数，对参考噪声特征进行计算；

利用的步骤2、步骤3的公式计算参考噪声特征；

8)将油液位信号的特征值与参考噪声特征值进行比较判断，计算当前时刻的修正系数scorr＝d/dn，并将该数值在下一时刻反馈到信号滤波器继续执行步骤3；

9)将滤波后的油液位信号处理，由无量纲信号转换为标准单位油量信号并输出。

优选地，还包括首先对信号滤波器、动态遗忘参数、信号状态评估器、参数校正器的参数进行初始值设置的步骤。

优选地，步骤9中，将滤波后的油液位信号使用map图查表-插值方法处理。

优选地，步骤9中，由10位精度的无量纲信号转换为标准单位油量信号并输出。

优选地，所述标准单位为升。

本发明还提供了一种所述的系统在车辆传动系统控制技术领域中的应用。

本发明还提供了一种所述的方法在车辆传动系统控制技术领域中的应用。

(三)有益效果

本发明包括信号采集、信号滤波、信号状态评估、参数校正、信号输出等五个组成部分，其中参数校正的结果反馈到信号滤波和信号状态评估中，作为对相关参数进行调整的依据。本发明可根据信号的波动特征动态调整信号处理参数，实现优化处理效果，达到兼顾抑制干扰、缩短滤波延时的目的。

附图说明

图1为本发明的at自动变速器油液位信号处理系统原理框图；

图2为本发明的at自动变速器油液位信号处理方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种at自动变速器油液位信号处理系统，包括：

信号采集模块101：用于利用tcu采集at自动变速器油液位传感器的模拟信号，经过a/d转换后得到对应的无量纲数字信号，该信号作为油液位原始信号输入到信号滤波器221和信号状态评估器231中；

信号滤波器112：用于使用数字滤波器对信号采集模块101输出的油液位原始信号进行处理；将滤波后的油液位滤波信号输出到信号输出模块141和信号状态评估器122；

调整滤波参数模块111：用于根据参数校正器133的输出值对滤波参数进行调整，并将结果输入到信号滤波器112中；

信号状态评估器122：用于迭代计算信号采集模块101输出的油液位原始信号与信号滤波器112输出油液位滤波信号之间的差异，对油液位原始信号当前的波动状态进行评估，结果输出到参数校正器133；并引入遗忘参数，减少旧数据在计算过程中的权重；

遗忘参数动态计算模块121：用于根据参数校正器133的输出值对遗忘参数进行计算，其结果输入到信号状态评估模块中，用来控制信号状态评估器122输入数据的生存时间；

参考噪声模块131：用于引入噪声参考模型，生成一个噪声信号，输出到参考噪声处理模块132；

参考噪声处理模块132：包含结构与信号滤波器112和信号状态评估器122相同的两个部分，用于使用不可调的固定参数，对参考噪声特征进行计算，并将结果输出到参数校正器133中；

参数校正器133：用于通过比较信号状态评估器122输出的油液位信号特征与参考噪声处理模块132输出的参考噪声特征的差异，计算校正参数，并反馈给调整滤波参数模块111和遗忘参数动态计算模块121；

信号输出模块141：用于把信号滤波器112输出的信号作为滤波结果进行处理，转换成标准量纲的信号后输出。

如图2所示，本发明提供的一种at自动变速器油液位信号处理方法包括以下步骤：

1)首先对信号滤波器、动态遗忘参数、信号状态评估器、参数校正器的参数进行初始值设置。

2)信号采集模块211负责采集传感器信号，并把a/d结果作为油液位原始信号zk输出到信号滤波器221和信号状态评估器231中。

3)在信号滤波器112中，根据上次的信号估计值以及信号的预测方程和测量转换方程，计算差协方差矩阵和滤波增益kk221，公式如下所示，其中，q为信号干扰方差，r为测量误差方差，这两个参数是信号滤波器112的结构参数。

其中为当前k时的信号估计值，根据上述过程结果和油液位信号原始值zk，计算得到估计值222，公式如下所示，并将该值作为滤波后信号224输出到信号输出模块141和信号状态评估器122；

计算估计值和真实值之间的协方差矩阵pk，为下次递推做准备223；公式如下所示。

4)调整信号滤波器参数，通过下面公式计算滤波器新参数q‘、r‘，其中q、r、kq和kr为常系数，scorr为参数校正器133的输出参数。

q‘＝q+kq*scorr

r‘＝r+kr*scorr

5)对油液位的当前时刻k时的原始信号和滤波信号进行处理，计算两个信号之间的误差uk231；

对k-1时的数值uk-1与遗忘参数相乘，减小历史数据对当前计算值的影响233；步骤231的结果uk与步骤233的相乘结果计算欧几里德距离值；对步骤234的欧几里德距离值进行计算，求出原始信号与滤波信号的相似度特征值d235。

其中，λ：遗忘参数

6)遗忘参数动态计算，根据下面公式计算新的遗忘参数λ‘，其中和kλ为常系数，scorr为参数校正器133的输出参数。

λ‘＝λ+kλ*scorr

7)使用信号噪声模型241生成期望值为零的参考噪声，

nt＝atsin(ωnt)

其中，ωn是噪声特征频率，为固定值；参考噪声幅值at的概率密度符合标准正态分布，如下式。

8)通过步骤242对参考噪声nt进行处理，提取参考噪声特征值dn；该模块包含与信号滤波器112和信号状态评估器122结构相同的两个部分，使用固定参数，对参考噪声特征进行计算，计算过程参考上述步骤3、步骤4。

9)将油液位信号的特征值与参考噪声特征值进行比较判断，通过步骤243、244、245、246计算当前时刻的修正系数scorr＝d/dn，并将该数值在下一时刻反馈到信号滤波器继续执行步骤3(步骤221、222和步骤232)。

10)通过步骤251将滤波后的油液位信号使用map图查表-插值方法处理，由10位精度的无量纲信号转换为标准单位油量信号(单位：升)并输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。