基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液压控制领域，尤其涉及一种基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方 法。
【背景技术】
[0002] 在变速器的换挡过程中，根据油液油压的变化和充油过程，可以将其分为:快速充 油阶段、缓冲阶段、阶跃升压阶段和稳压阶段四个过程。在缓冲阶段，如果实际油压变化曲 线与理想油压曲线差别较大，则容易引起换挡冲击。所以对换挡系统进行油液压力的闭环 与补偿控制，大多集中在缓冲阶段，即使缓冲阶段的油压变化曲线与理想油压曲线的偏离 尽可能的小。
[0003] 在以往的控制方案中，以理想油压曲线为目标，对换挡系统油压变化进行闭环控 制。但这类方法有的没有考虑系统油液温度的变化，有的是先进行标定，求得温度对油压的 影响，以此作为前馈控制，再进行油压的闭环控制。这种标定的方法工作量大且需要温度传 感器。
【发明内容】
[0004] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于比例电磁阀的液压 换挡油压控制方法，其能利用测量的比例电磁阀的等效电感，对输出的油压进行前馈控制 和反馈控制，降低实际输出油压与理想油压的偏差，减小液压换挡的油压冲击。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方 法，其包括步骤1到步骤8。
[0006] 步骤1:对比例电磁阀输入Pmi信号，并利用数据采集模块采集输入的电压信号的 数据点和对应的电流信号的数据点，进而得到稳态电流电压波形;其中PWM信号的频率为f Hz，占空比D %，P丽信号的电压幅值为E;数据采集模块的采样频率为F Hz，在P丽信号的一 个周期内，采集的电压信号的数据点数和对应的电流信号的数据点数：
[0007]
[0008] P丽信号的输出c个周期的电压信号，采集到的总的数据点数为c · η。
[0009] 步骤2:从采集的数据中提取电流曲线:PWM信号输入的电压只有OV和E两个状态， 若电压从OV跳变到E的时间点为h，电压从E跳变到OV的时间点为t 2,那么在^~丨2的时间段 内电流信号为上升状态，得到的电流曲线为上升曲线;在步骤1中采集的数据点中电压从OV 跳变到E的所有跳变点的集合ST1，电压从E跳变到OV的所有跳变点的集合为T2JdPT 1的求 取方法为：
[0010] 如果V〇lt(m+l)-V〇ltm>El，那么Tl(k) =tm;
[0011] 如果乂〇11:(111+1)-￥〇11：111〈11，那么12(10 = 1：111;
[0012] 其中，tm代表第m点的时刻，VoI tm代表第m点的电压值，k e (〇，m)，E1 = 0 · 8E。
[0013] 如果T2(I)CT1(I)，则去除T2(I)对应的电流信号数据点；如果T 1的数据点数比T2的 数据点数多一个，则去掉1^的最后一个对应的电流信号的数据点，保证T 2(I)XT1(I)且对应 的电流信号的数据点数相同；那么在任意的时间段TKlOwI^k)对应的电流曲线为第k段的 电流曲线，该电流曲线对应的电流函数为I(k)，由此提取出采集的数据点对应的所有电流 曲线以及电流函数。
[0014] 步骤3:对得到的所有电流曲线进行消除噪声处理:对于PffM信号当相邻的j个电流 曲线的时间间隔在2 · j以内时，视为电气特性参数没有变化，将这j个电流曲线通过下式求 和平均处理，以达到消除噪声的作用：
[0015]
[0016]兵干，泪际哚戸后的电流函数，Kk)为截取的第k段电流函数。
[0017]步骤4:对消除噪声后的电流曲线进行多项式曲线拟合，得到电感变化曲线。
[0018] 比例电磁铁电路中的平均电流为I，I由采集到的所有消除噪声后的电流函数I0 (k)中的电流求和平均得到;比例电磁铁电路中的等效电阻为R，
[0019]
[0020] 当电感保持不变时，比例电磁铁电路中的电感为L，那么电流变化关系满足如下的 函数关系式：
[0021]
[0022] 其中，i(t)为电流i与时间t的关系函数，i(0)为初始电流，i(〇〇)为饱和电流。
[0023] 当电感变化时，将电感作为电流的函数L(i)，将电流i的变化过程分为1段，每一段 A t内的电感看做常暈U，那么在整个过程中，电流变化满足如下的函数关系式：
[0024]
[0025] 当1趋于无穷大时，电流的变化函数如下：
[0026]
[0027] 其中，i(0)为初始电流，i(⑴）为饱和电流，且i(⑴）= I/(D%);
[0028] 对上式求导，得到电感L随时间t的关系函数L(t):
[0029] L(t) =R*(i(〇〇)_i(t))/(di/dt)。
[0030] 步骤5:剔除电感函数L(t)中的偏差部分，得到有效的等效电感Ld。
[0031] 剔除偏差较大的起始和终止阶段，并保留中间变化平稳的中间阶段，以得到修正 的电感函数I/ (t)。
[0032] 如果dL(t)/dt<M，那么l/(t)=L(t)，其中M为依据电感函数L(t)及其导数人为设 定的值；
[0033]再对修正的电感函数l/(t)取平均，即得到所求的有效的等效电感Ld:
[0034] Ld=mean(L/ (t)) 〇
[0035] 步骤6:标定比例电磁阀的输出油压P与平均电流I和等效电感Ld的关系曲线。
[0036] 在一个油温下，对比例电磁阀输入占空比为D%的P丽信号，在比例电磁阀达到稳 态后，根据步骤1至步骤5得到平均电流I和等效电感Ld，并测量比例电磁阀的输出油压P。
[0037] 步骤7:在各个油温下重复步骤6,得到比例电磁阀在各个油温下输出油压P与平均 电流I和等效电感Ld的关系曲线，并将得到的数据存入数据库，便于调用。
[0038] 步骤8:比例电磁阀的油压控制过程分为s段，s段中的每一段持续的时间为ts，且 每一段控制过程分为:分析阶段，持续的时间为t sl;前馈控制阶段，持续的时间Sts2;以及 反馈控制阶段，持续的时间为ts3 ;且ts = tsl+ts2+ts2。
[0039] 分析阶段:设定输出的油压为PQ，调用数据库中的数据，得到在常温下油压Po所需 要的PWM信号的占空比为Do%，并将此PWM信号输入比例电磁阀，依据步骤1至步骤5得到真 实的平均电流If和等效电感Lf，根据占空比Do %、平均电流If和等效电感Lf，参照数据库得到 该时间段的油温Tf。
[0040] 前馈控制阶段:根据油温Tf和设定的油压Po,参照数据库求出此时所需要的PWM信 号的占空比Df %，并将该PffM信号输入比例电磁阀。
[0041] 反馈控制阶段:将该阶段分为多步，每步以比例电磁阀输出的实际油压为反馈量， 对油压进行PID控制，以得到油压的实际输出曲线;在反馈控制阶段采用增量式PID控制，控 制公式如下：
[0042] AD(w)=D(w)-D(w-l)
[0043] Δ D(w) =Kp[e(w)_e(w_l) ]+Kie(w)+KD[e(w)_2e(w_l )+e(w_2)]
[0044] 其中，Kp，K1，Kd分别为比例、积分和微分参数，D (w)为第w步输入的HVM信号的占空 比，e(w)为第w步的设定油压与实际油压的偏差。
[0045] 通过调整比例参数Kp、积分参数心和微分参数Kd，以调整相邻两步之间PffM信号的 占空比的增量AD(W)，进而减少设定油压与实际油压的偏差，使得此段输出的油压达到Po， 且油压的实际输出曲线的变化呈线性变化。
[0046] 选择比例电磁阀的油压控制过程的分段数s，如下：
[0047]按照下式选择合适的分段数s :
[0048] 1
[0050]其中，P(j)，Po(j)分别为第j步的实际输出油压和设置的输出油压，Ap1为第i段 控制过程的实际输出油压和设置的输出油压的偏离程度，A p为整个控制过程的实际输出 油压和设置的输出油压的偏离程度，k为每段控制过程的的总步数。
[0051]选取多个分段数进行试验，找出Ap最小的分段数s，每一段都