专利名称：一种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法
技术领域：
本发明涉及的是离合器结合控制方法，尤其是一种电控机械式自动变速系统中的基于模糊控制技术的离合器结合控制方法。
背景技术：
电控机械式自动变速器又称AMT，它在原有的手动变速器结构的基础上，通过加装电子自动操纵机构，取代了原来由驾驶员人工完成的离合器分离、接合、摘档与挂档以及发动机相应同步调节等操作，最终实现换档全过程序列操纵的自动化。它与其他类型的自动变速系统相比，最大优点是保留了传统的机械式变速器结构基本不变，所以原来的变速器生产线不用更改，生产继承性好，投入的费用也较低。且齿轮传动效率高，机构紧凑、工作可靠，所以AMT将成为我国今后的汽车自动变速器发展的重点。
离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间的动力联系，是传动装置中最关键的部件之一。它能保证发动机空载启动，使车辆获得平稳起步以及紧急制动时防止过载。离合器的接合过程比较复杂，在汽车不同的工况下，离合器接合过程也不同。离合器结合过程的控制是AMT控制的核心部分，也是最复杂的部分，本发明根据电控机械式自动变速器系统的控制的需求，提出了一种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，对AMT的发展具有十分重大的意义。
离合器结合过程的控制方法要求离合器结合平稳以减少冲击感并且快速以减少摩擦延长离合器寿命，其关键技术包括离合器半结合点(即离合器主、从动盘相接触时离合器位置)的确定和离合器横向速度的选择。
当前离合器结合控制方法主要采用健壮算法和PID算法。
健壮算法的缺点是◆建模困难，须由高级专家确定参数；◆移植性差，每个系统参数都需要重新测定；
◆算法复杂，不适合用在汽车这样对实时性要求很高的系统上。
PID算法的缺点是◆不适合汽车行驶时的复杂环境，很难兼顾离合器结合平稳、快速的要求；◆小油门，负载大时，PID算法不能对离合器进行正确的控制。
发明内容
本发明的目的是为克服上述不足而提出一种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，实现了起步和换档时，离合器平稳、快速的结合。
本发明解决技术问题所用的技术方案这种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，实现步骤如下1)、确定半结合点位置1.1)、以发动机速度改变量和离合器横向位移改变量为输入参数，转速变化量Δw为输入语言变量1；离合器接合的位移变化量ΔX为输入语言变量2；输出语言变量为离合器完全分离点至名义起始接合点之间距离的历史记录值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集为F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集为F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集为F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作为隶属函数。Δw的模糊论域为{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊论域为{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、对ΔL进行插值，从而获得ΔL的模糊论域，进一步通过等腰三角形隶属函数获得ΔL的值；2)、确定离合器横向结合速度2.1)、第一阶段与第三阶段都为快速结合，直接根据油门开度就可确定离合器横向结合速度；2.2)、第二阶段采用模糊控制技术进行分段定速，由离合器行程传感器把离合器位移信号传给控制芯片，由该信号确定控制离合器的脉冲宽度，进而控制电磁阀的不同开关时间，满足离合器不同的接合速度。
本发明有益的效果采集当前汽车状态以及驾驶员意图，通过模糊控制技术，准确找到离合器半结合点位置，并采用适宜的离合器横向结合速度，从而减少离合器结合中的磨损，使得起步或换档过程平稳、快速。控制离合器结合时，先确定半结合点，之后采用适当的横向速度结合即可。
图1离合器行程图；图2离合器横向结合速度控制流程；图3离合器结合第二阶段详解；图4奇瑞QQ离合器半结合点测试；图5奇瑞QQ离合器横向结合速度测试；图6司机操作与本算法控制比对图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
离合器在结合过程中分为三个阶段(如图1)●I消除离合器间隙阶段此阶段无转矩传递，应快速接合离合器。
●II滑磨阶段因为此阶段开始传递滑磨转矩，离合器接合速度应按需减慢，但只要冲击度控制在可接受的范围内，就应使离合器以尽快的速度完成滑磨阶段，以减小滑磨时间和滑磨功。并在此阶段末期恢复供油。
●III同步接合阶段完全同步后再使离合器以最快的速度接合。
本算法主要解决离合器半结合点位置(亦即第I阶段与第II阶段的分界点)的确定和横向结合速度控制问题。下面分别进行阐述一、确定半结合点位置本发明采用模糊控制理论，以发动机速度改变量和离合器横向位移改变量为输入参数。其基本原理在进行离合器结合点位置搜寻测得时，让发动机节气门开度保持不变且使汽车处于停止状态。当离合器主、从动盘相接触时，原来平稳运转的发动机会因受到突加载荷的影响而降低转速，但转速下降的程度与离合器结合速度关系很大。因此，可以根据发动机转速下降的情况以及离合器结合速度来判断离合器起始结合点位置，即半结合点位置。亦可采用其他参数为输入参数，只需能反映汽车目前行驶状态和驾驶员意图即可。
转速变化量Δw为输入语言变量1；离合器接合的位移变化量ΔX为输入语言变量2；输出语言变量为离合器完全分离点至名义起始接合点之间距离的历史记录值L的增量ΔL(即控制量)。
Δw的模糊集为F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集为F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集为F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作为隶属函数。Δw的模糊论域为{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊论域为{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}。
对ΔL进行插值，从而获得ΔL的模糊论域，进一步通过等腰三角形隶属函数获得ΔL的值。
二、确定离合器横向结合速度离合器控制流程如(图2)所示第一阶段与第三阶段都为快速结合，直接根据油门开度就可确定离合器横向结合速度。
第二阶段较为复杂，本发明采用模糊控制技术进行分段定速。由离合器行程传感器把离合器位移信号传给控制芯片，由该信号确定控制离合器的脉冲宽度(即PWM波)。进而控制电磁阀的不同开关时间，满足离合器不同的接合速度。
第二阶段的具体过程如图3，L2为第二阶段，将其划分为若干段，分为BC、CD、DE三个段，每段的位移均为匀速直线运动，每段的行进时间见图。
以油门开度β为输入语言变量1；与目标位移差值ΔS为输入语言变量2；输出语言变量为离合器下一阶段横向结合速度相对标准离合器横向结合速度差值Δv。
β的模糊集为F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集为F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目标点为原点)，v的模糊集为F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。β为非常规隶属关系，需实际测试，可参考本发明在奇瑞QQ上测得的数据；ΔS采用等腰三角形为隶属函数。β的模糊论域为{0，1，2，3}；ΔS的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}。
对Δv进行插值，从而获得Δv的模糊论域，通过等腰三角形隶属函数得到Δv的值，进一步得到v，从而获得所对应的脉冲波(PWM)占空比。
通过自己的TCU(AMT控制盒)替换奇瑞QQ的TCU，利用本发明的离合器控制算法，获得了预期的效果。
首先测试半结合点位置在奇瑞QQ上测得发动机转速下降速度Δw的基本论域{-220，0}，单位转/分；离合器横向结合速度ΔX的基本论域{0，0.5}单位mm；离合器偏离半结合点平均值的距离ΔL的基本论域{-0.8，+0.8}，单位mm图4为由本发明所描述算法所得的离合器半结合点判断图其次测试离合器横向结合速度在奇瑞QQ上测得ΔS的基本论域为{-0.3，+0.3}，单位mm；Δv基本论域{-0.6，+0.6}单位mm/s；β的基本论域见下表
图5为由本发明所描述算法所得的离合器横向结合速度选择图最后，测试由本发明算法控制的离合器结合质量图6为采用本发明所描述的模糊控制算法与司机操作时离合器行程的比对图。由图6可以看出，第二阶段本算法控制和司机控制基本相同，而且，由本算法控制的离合器结合时间略短，说明在本算法控制下，离合器结合平稳、快速。
权利要求
1.一种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，其特征是实现步骤如下1)、确定半结合点位置1.1)、以发动机速度改变量和离合器横向位移改变量为输入参数，转速变化量Δw为输入语言变量1；离合器接合的位移变化量ΔX为输入语言变量2；输出语言变量为离合器完全分离点至名义起始接合点之间距离的历史记录值L的增量ΔL；1.2)、Δw的模糊集为F1{NB，NM，NS，ZE}；ΔX的模糊集为F2{NB，NM，NS，ZE}，ΔL的模糊集为F3{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。并采用等腰三角形作为隶属函数。Δw的模糊论域为{-3，-2，-1，0}；ΔX的模糊论域为{-3，-2，-1，0}，ΔL的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；1.3)、对ΔL进行插值，从而获得ΔL的模糊论域，进一步通过等腰三角形隶属函数获得ΔL的值；2)、确定离合器横向结合速度2.1)、第一阶段与第三阶段都为快速结合，直接根据油门开度就可确定离合器横向结合速度；2.2)、第二阶段采用模糊控制技术进行分段定速，由离合器行程传感器把离合器位移信号传给控制芯片，由该信号确定控制离合器的脉冲宽度，进而控制电磁阀的不同开关时间，满足离合器不同的接合速度。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，其特征在于所述的离合器在结合过程中分为三个阶段2.1)、第一阶段，即消除离合器间隙阶段此阶段无转矩传递，应快速接合离合器；2.2)、第二阶段，即滑磨阶段此阶段开始传递滑磨转矩，离合器接合速度应按需减慢，但只要冲击度控制在可接受的范围内，就应使离合器以尽快的速度完成滑磨阶段，以减小滑磨时间和滑磨功，并在此阶段末期恢复供油；2.3)、第三阶段，即同步接合阶段完全同步后再使离合器以最快的速度接合。
3.根据权利要求1所述的基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，其特征在于第二阶段的具体过程，L2为第二阶段，将其划分为若干段，分为BC、CD、DE三个段，每段的位移均为匀速直线运动，以油门开度β为输入语言变量1；与目标位移差值ΔS为输入语言变量2；输出语言变量为离合器下一阶段横向结合速度相对标准离合器横向结合速度差值Δv；β的模糊集为F4{ZE，PS，PM，PB}，ΔS的模糊集为F5{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}(以目标点为原点)，v的模糊集为F6{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}；β为非常规隶属关系，需实际测试，ΔS采用等腰三角形为隶属函数；β的模糊论域为{0，1，2，3}；ΔS的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；Δv的模糊论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；对Δv进行插值，从而获得Δv的模糊论域，通过等腰三角形隶属函数得到Δv的值，进一步得到v，从而获得所对应的脉冲波占空比。
全文摘要
本发明涉及一种基于模糊控制技术的离合器结合控制方法，实现步骤如下1)确定半结合点位置；2)确定离合器横向结合速度；2.1)第一阶段与第三阶段都为快速结合，直接根据油门开度就可确定离合器横向结合速度；2.2)第二阶段采用模糊控制技术进行分段定速，由离合器行程传感器把离合器位移信号传给控制芯片，由该信号确定控制离合器的脉冲宽度，进而控制电磁阀的不同开关时间，满足离合器不同的接合速度。本发明有益的效果采集当前汽车状态以及驾驶员意图，准确找到离合器半结合点位置，并采用适宜的离合器横向结合速度，从而减少离合器结合中的磨损，使得起步或换档过程平稳、快速。
文档编号F16D48/06GK1737397SQ20051006073
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月12日 优先权日2005年9月12日
发明者吕攀, 刘瀚宇, 杨国青, 潘杭平, 李红, 吴朝晖, 赵民德 申请人:浙江大学