专利名称：用于双离合器变速器的齿轮致动器控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，更具体地，涉及变速器控制系统和方法。
背景技术：
本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上呈现本发明的背景。发明人的一 部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有 技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。内燃发动机燃烧空气/燃料混合物以产生驱动扭矩。一个或多个电动机可额外地 或替代地产生驱动扭矩。驱动扭矩被提供到变速器，变速器将扭矩传递到一个或多个车轮 以推进车辆。在一些车辆中，变速器包括双离合器变速器(DCT)。DCT包括两个离合器每个离合器均与一个独立输入轴相关联。奇齿轮组联接到 两个输入轴中的一个，偶齿轮组联接到两个输入轴中的另一个。在给定时间时，两个离合器 中的一个接收驱动扭矩而同时两个离合器中的另一个则不接收。以此方式，驱动扭矩在给 定时间处传递到两个输入轴和齿轮组中的一个。
齿轮同步器沿DCT的轴运动以机械地将齿轮齿数比与轴联系。齿轮致动器控制同 步器的位置和接合。当扭矩在给定时间时传递到两个输入轴和齿轮组中的一个时，可以使 与两个输入轴和齿轮组中的另一个相关联的即将到来的齿轮齿数比机械地与轴联系，并在 对换档至即将到来的齿轮齿数比的预期中被预先选择。这样，通过切换到两个离合器中接 收驱动扭矩的那一个，可在短时间内完成换档至即将到来的齿轮齿数比。
发明内容
用于车辆的双离合器变速器(DCT)的控制系统包括差模块、加法器模块和位置控 制模块。差模块确定齿轮致动器的期望位置和齿轮致动器的当前位置测量值之间的差。加 法器模块确定该差的微分与该差和预定增益的乘积之和。位置控制模块基于该和来控制齿 轮致动器的当前位置。齿轮致动器的当前位置控制了沿DCT输出轴滑动的齿轮同步器的位 置。齿轮同步器的位置控制了齿轮齿数比与输出轴的联系(或耦合)。在其他特征中，用于车辆的双离合器变速器(DCT)的控制系统包括第一差模块、 第二差模块、和位置控制模块。第一差模块基于控制输入来确定齿轮致动器的当前位置的 测量值和致动后的齿轮致动器的预计位置之间的第一差。第二差模块确定齿轮致动器的期 望位置和第一差之间的第二差。位置控制模块基于第二差来更新控制输入，并基于该控制 输入来控制当前位置。齿轮致动器的当前位置控制沿DCT的输出轴滑动的齿轮同步器的位 置。齿轮同步器的位置控制了齿轮齿数比与输出轴的联系。在其他特征中，用于车辆的双离合器变速器(DCT)的控制系统包括期望位置模 块、位置控制模块、和预计位置模块。期望位置模块为齿轮致动器确定至少一个期望位置。 位置控制模块确定齿轮致动器的控制输入，基于该控制输入来控制齿轮致动器的当前位 置，并为N个未来控制循环分别确定齿轮致动器的N个未来目标位置，其中N大于一的整数。预计位置模块分别基于N个未来目标位置确定N个预计未来位置。位置控制模块基于 N个预计未来位置中的一个或多个来选择性地调节N个未来目标位置中的一个或多个。位 置控制模块基于N个未来目标位置中的第M个在N个未来控制循环中的第M个的期间来控 制当前位置，其中M是整数并且小于或等于N。
本发明还提供了以下方案方案1. 一种用于车辆的双离合器变速器的控制系统，包括差模块，其确定齿轮致动器的期望位置和所述齿轮致动器的当前位置测量值之间 的差；加法器模块，其确定所述差的微分和所述差与预定增益的乘积之和；以及位置控制模块，其基于所述和来控制所述齿轮致动器的当前位置；其中，所述齿轮致动器的当前位置控制了沿所述双离合器变速器的输出轴滑动的 齿轮同步器的位置；以及其中，所述齿轮同步器的位置控制了齿轮齿数比与所述输出轴的联系。方案2.如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述和来 执行数学函数，从而基于预定值和所述数学函数的结果的第二乘积来确定控制输入，并且 基于所述控制输入来控制所述当前位置。方案3.如方案2所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块在所述和大于 零时确定所述结果等于1，并在所述和小于零时确定所述结果等于-1。方案4.如方案2所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块进一步基于第 二预定值来执行所述数学函数；其中，所述函数是双曲正切函数和饱和函数中的一个。方案5.如方案4所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述和与 所述第二预定值的乘积来执行所述数学函数。 方案6.如方案2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括比例积分微分模块，所 述比例积分微分模块基于所述差来确定比例积分微分值；其中，所述位置控制模块进一步基于所述比例积分微分值来确定所述控制输入。方案7.如方案6所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述第二 乘积和所述比例积分微分值的第二和来确定所述控制输入。方案8.如方案2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括比例微分模块，所述比 例微分模块基于所述差来确定比例微分值；其中，所述位置控制模块进一步基于所述比例微分值来确定所述控制输入。方案9.如方案8所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述第二 乘积和所述比例微分值的第三和来确定所述控制输入。方案10.如方案2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括第一压力控制模块和 第二压力控制模块，所述第一压力控制模块和第二压力控制模块分别基于所述控制输入来 控制所述齿轮致动器的第一腔室和第二腔室中的压力。方案11. 一种用于车辆的双离合器变速器的控制系统，包括第一差模块，其基于控制输入来确定齿轮致动器的当前位置的测量值和所述齿轮 致动器在致动后的预计位置之间的第一差；
第二差模块，其确定所述齿轮致动器的期望位置和所述第一差之间的第二差；以 及位置控制模块，其基于所述第二差来更新所述控制输入，并基于所述控制输入来 控制所述当前位置；其中，所述齿轮致动器的当前位置控制了沿所述双离合器变速器的输出轴滑动的 齿轮同步器的位置；以及其中，所述齿轮同步器的位置控制了齿轮齿数比与所述输出轴的联系。方案12.如方案11所述的控制系统 ，其特征在于，进一步包括预计位置模块，所述 预计位置模块基于所述控制输入来确定所述预计位置。方案13.如方案12所述的控制系统，其特征在于，所述预计位置模块进一步基于 第一预定值、第二预定值和第三预定值来确定所述预计位置。方案14.如方案13所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块进一步基于 所述第一预定值、所述第二预定值、所述第三预定值和第四预定值来更新所述控制输入。方案15.如方案12所述的控制系统，其特征在于，所述预计位置模块使用下述等
式来确定所述预计位置，
κ
预计位置=2 MMτ——Γ* (控制输入)其中，S是拉普拉斯变换变量，ξ是第一预定值，ωη是第二预定值，K是第三预定 值。方案16.如方案11所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块使用下述等
式来更新所述控制输入，
控制输入(臓)其中，s是拉普拉斯变换变量，Diff2是第二差，ξ是第一预定值，ωη是第二预定 值，K是第三预定值，λ是第四预定值。方案17. —种用于车辆的双离合器变速器的控制系统，包括期望位置模块，其确定齿轮致动器的至少一个期望位置；位置控制模块，其确定所述齿轮致动器的控制输入，并且基于所述控制输入来控 制所述齿轮致动器的当前位置，并且还为N个未来控制循环分别确定所述齿轮致动器的N 个未来目标位置，其中，N是大于1的整数；以及预计位置模块，其分别基于所述N个未来目标位置来确定N个预计未来位置；其中，所述位置控制模块基于所述N个预计未来位置中的一个或多个来选择性地 调节所述N个未来目标位置中的一个或多个；其中，所述位置控制模块基于所述N个未来目标位置中的第M个从而在所述N个 未来控制循环的第M个的期间控制所述当前位置；以及其中，M是整数并且小于或等于N。方案18.如方案17所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述控制输入并且基于在致动后的当前位置的测量值来选择性地调节所述N个未来目标位置中 的一个或多个。通过本文下面提供的详 细描述将明了本发明进一步的应用领域。应当理解的是， 这些详细描述和特定示例仅仅用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
根据详细描述和附图，本发明将得到更加全面的理解，附图中图1是示例性动力系系统的功能框图；图2是双离合器变速器(DCT)系统的示例性实施方式的图；图3是示例性齿轮致动器控制系统的功能框图；图4是齿轮致动器模块的示例性实施方式的功能框图；图5A-5D是位置控制模块的示例性实施方式的功能框图；图6A-B是齿轮致动器模块的另一示例性实施方式的功能框图；以及图7A-7C是示出了由方法执行的示例性步骤的流程图。
具体实施例方式下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不试图以任何方式限制本公开、其应用或 用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同附图标记来表示相似元件。如本文所使用的，短 语“A、B和C中的至少一个”应当解释为是指使用了非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或 C)。应当理解的是，在不改变本发明原理的情况下，方法内的步骤可按照不同顺序执行。如本文所使用的，术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个 软件或固件程序的处理器(共用处理器、专用处理器、或组处理器)和存储器、组合逻辑电 路和/或提供所述功能的其他适合部件。变速器控制模块(TCM)基于期望齿轮齿数比为双离合器变速器(DCT)中的齿轮致 动器确定期望位置。齿轮致动器控制齿轮同步器的位置，该齿轮同步器沿DCT的输出轴滑 动，以将期望齿轮齿数比与DCT的输出轴联系。齿轮致动器和/或齿轮同步器之间的部件与部件的差异会导致齿轮致动器缓慢 地到达期望位置或者可能会阻止齿轮致动器到达期望位置。冷的环境温度会导致施加到齿 轮致动器的液压流体的粘度变化。该粘度变化会类似地导致齿轮致动器更缓慢地到达期望 位置或者阻止齿轮致动器到达期望位置。在一些实施方式中，本发明的TCM确定期望位置和齿轮致动器位置测量值之间的 差。TCM确定该差的微分与该差和预定增益的乘积之和。TCM基于该和来确定控制输入，并 基于该控制输入来控制齿轮致动器的位置。基于该控制输入来控制齿轮致动器的位置确保 了齿轮致动器将尽可能快地到达期望位置，而不管任何的部件与部件的差异和/或液压流 体的粘度变化。现在参照图1，其示出了车辆的示例性动力系系统100的功能框图。车辆包括发动 机102，其生成用于车辆的驱动扭矩。一个或多个电动机(或电动发电机)可额外地或替代 地生成驱动扭矩。尽管发动机102将作为汽油类型内燃发动机(ICE)来讨论，但发动机102 也可包括另一适合类型的发动机，例如柴油类型ICE、电动发动机、或混合动力类型发动机。
空气通过进气歧管104被吸入发动机102。吸入发动机102的空气体积可使用节 气门106改变。一个或多个燃料喷射器108将燃料与空气混合以形成可燃的空气/燃料混 合物。空气/燃料混合物在发动机102的汽缸(例如汽缸110)内燃烧。虽然发动机102 描绘为包括一个汽缸，但是发动机102可包括更多或更少的汽缸。汽缸110包括活塞(未示出)，其机械地连到曲轴112。汽缸110内的一个燃烧事 件可描述为四个阶段进气阶段、压缩阶段、燃烧(或膨胀)阶段、和排气阶段。在进气阶段 期间，活塞向汽缸110内最下的位置运动。在压缩阶段，活塞向最上的位置运动并压缩汽缸 110内的空气或空气/燃料混合物。当例如来自火花塞114的火花点燃空气/燃料混合物时，燃烧阶段开始。空气/ 燃料混合物的燃烧驱动活塞，并且活塞可驱动曲轴112旋转。产生的排气从汽缸110排出 以完成排气阶段和燃烧事件。发动机控制模块(ECM) 116控制发动机102的扭矩输出。发动机102经由曲轴112将扭矩输出到变速器120。变速器120接收由发动机102 输出的扭矩并选择性地将扭矩传递到车辆的一个或多个车轮(未示出)。更具体地，输入 到变速器120的扭矩基于变速器120内接合的齿轮齿数比被选择性地传递到变速器输出轴 122。变速器输出轴122将扭矩传递到差速器124，差速器124经由传动系126将扭矩传递 到车辆的一个或多个车轮。变速器120包括双离合器变速器(DCT)(图2)。齿轮齿数比(或传动比)可定义 为DCT 120的输入速度与DCT 120的输出速度的比。DCT 120的输入速度可使用一个或多个 传感器(未示出)测量。在一些实施方式中，输入速度可基于发动机102的输出速度(即， 曲轴 112或飞轮的旋转速度)或者可以基于输入速度的另外的适合测量值。DCT 120的输 出速度可基于变速器输出轴122的旋转使用一个或多个传感器来测量。变速器控制模块(TCM) 130通过控制哪个离合器、输入轴和齿轮组接收驱动扭矩 以及以及通过控制哪个齿轮组联接到DCT 120的变速器输出轴122来控制齿轮齿数比。TCM 130可基于各种换档计划(shift map)、测量的参数(例如，节气门开度和车辆速度)、和/ 或来自驾驶者的输入(例如，升档和降档)来控制齿轮齿数比。ECM116和TCM 130可经由 例如车辆区域网(CAN)相互通信从而协调DCT 120内的换档。现在参照图2，其示出了 DCT系统200的示例性图示。DCT 120包括离合器总成 201，离合器总成201包括两个离合器第一离合器202和第二离合器204。第一离合器202 连至第一输入轴206，第二离合器204连至第二输入轴208。第一输入轴206和第二输入轴 208可以嵌套的取向上来进行实施。更具体地，第一输入轴206和第二输入轴208中的一个 可位于第一输入轴206和第二输入轴208的另一个内。仅举例来说，第一输入轴206可位 于第二输入轴208内，如图2所示。通常，第一离合器202和第二离合器204中的一个在给定时间接收驱动扭矩。当 第一离合器202接收驱动扭矩时，扭矩经由第一输入轴206传递到奇齿轮组210。当第二离 合器204接收驱动扭矩时，扭矩经由第二输入轴208传递到偶齿轮组212。虚线213仅为示 出目的而显示，以示出奇齿轮组210和偶齿轮组212的分隔。仅举例来说，奇齿轮组210可 位于虚线213右边，偶齿轮组212可位于虚线213左边。奇齿轮组210连至第一输入轴206并与其一起旋转，偶齿轮组212连至第二输入 轴208并与其一起旋转。奇齿轮组210包括输入齿轮和输出齿轮对(每对被称为齿轮组)，其提供了奇数编号的齿轮齿数比。仅举例来说，当DCT 120能够提供六个齿轮齿数比(即， 为六速变速器)时，奇齿轮组210可包括齿轮组214、216和218。齿轮组214、216和218分 别对应于第一齿轮齿数比、第三齿轮齿数比和第五齿轮齿数比。偶齿轮组212包括输入齿轮和输出齿轮对(每对被称为齿轮组)，其提供了偶数编 号的齿轮齿数比。仅举例来说，当DCT 120能够提供六个齿轮齿数比时，偶齿轮组212可包 括齿轮组220、222和224。齿轮组220、222和224分别对应于第二齿轮齿数比、第四齿轮 齿数比和第六齿轮齿数比。倒档齿轮组226也可具有偶齿轮组212。属于给定齿轮齿数比 (例如，第一至第六)的数字标记可随齿轮齿数比的增加而增加。
齿轮组214-226中的每一个均包括输入齿轮和输出齿轮。齿轮组214-218的输入 齿轮联接到第一输入轴206并与其一起旋转。齿轮组220-226的输入齿轮联接到第二输入 轴208并与其一起旋转。齿轮组214-226的给定齿轮组的输入齿轮和输出齿轮啮合，给定 齿轮组的输入齿轮和输出齿轮中的一个的旋转导致给定齿轮组的输入齿轮和输出齿轮中 的另一个的旋转。以此方式，当接合给定齿轮组时，给定齿轮组的输入齿轮和输出齿轮提供 了给定齿轮组的齿轮齿数比。第一离合器202和第二离合器204分别控制扭矩是传递到奇齿轮组210还是传递 到偶齿轮组212。同步器240、242、244和246沿变速器输出轴122滑动并机械地将齿轮组 214-224的输出齿轮联接到变速器输出轴122。齿轮致动器248、250、252和254分别与同 步器240、242、244和246相关联。齿轮致动器248-254基于来自TCM 130的信号分别控制 同步器240-246的位置(S卩，同步器240-246的运动)。DCT 120允许当前齿轮齿数比在DCT 120内接合，而同时即将到来的齿轮齿数比 可在对换档至即将到来的齿轮齿数比的预期中被预先选择并被联系到变速器输出轴122。 通过切换到第一离合器202和第二离合器204中接收驱动扭矩的那一个，从而将齿轮齿数 比换档至即将到来的齿轮齿数比。以此方式，DCT 120允许快速换档。TCM 130控制第一离合器202和第二离合器204以及同步器240-246的位置以控 制齿轮齿数比。TCM 130包括齿轮致动器模块270，其控制齿轮致动器248-254中的一个或 多个。现在参照图3，其示出了示例性齿轮致动器控制系统300的功能框图。换档控制模 块302确定期望齿轮齿数比并将期望齿轮齿数比提供到齿轮致动器模块270。仅举例来说， 换档控制模块302可基于节气门106的开度、车辆速度、一个或多个换档计划、和/或其他 适合参数来确定期望齿轮齿数比。换档控制模块302还可基于驾驶者输入(例如，要求齿轮 齿数比中的升档或降档的档位切换(tapshifts))来确定期望齿轮齿数比。在一些实施方 式中，齿轮致动器模块270、换档控制模块302、以及一个或多个其他模块可以被实施在TCM 130 内。齿轮致动器模块270确定齿轮致动器248的期望位置。尽管齿轮致动器模块270 将由于其涉及对齿轮致动器248进行控制从而被讨论，但齿轮致动器模块270或另外的模 块可类似地或相同地控制其他齿轮致动器250-254。齿轮致动器位置传感器304与齿轮致动器248相关联。齿轮致动器位置传感器 304测量齿轮致动器248的位置并相应地生成齿轮致动器位置信号。在一些实施方式中，齿 轮致动器位置传感器304可包括霍尔效应传感器。一个或多个额外的齿轮致动器位置传感器也可包括在DCT 120内。仅举例来说，可为齿轮致动器248-254中的每一个提供一个或 多个齿轮致动器位置传感器。齿轮致动器模块270在对齿轮致动器248的位置进行的控制中使用了由齿轮致动 器位置传感器304测量的齿轮致动器位置以及期望位置。齿轮致动器模块270基于由齿轮 致动器位置传感器304测量的齿轮致动器位置以及期望位置来确定控制输入。齿轮致动器248包括两个用于液压流体的腔室(未示出)。基于腔室的压力来控 制齿轮致动器248的位置，并由此控制同步器240的位置。齿轮致动器模块270将控制输 入提供到第一压力控制模块306和第二压力控制模块308。第一压力控制模块306基于控 制输入来控制齿轮致动器248的两个腔室中的一个内的压力。第二压力控制模块308基于 控制输入来控制齿轮致动器248的两个腔室中的另一个内的压力。更具体地，第一压力控制模块306基于控制输入来控制第一压力控制阀 (PCV) 310。第二压力控制模块308基于控制输入来控制第二 PCV 312。仅举例来说，第一压 力控制模块306和第二压力控制模块308可分别控制施加到第一 PCV 310和第二 PCV 312 的电压、电流、和/或脉宽调制(PWM)。第一压力控制模块306和第二压力控制模块308分 别经由第一 PCV 310和第二 PCV 312对施加到齿轮致动器248的腔室的液压流体的压力进 行控制。以此方式，齿轮致动器模块270基于控制输入来控制齿轮致动器248的位置并相 应地控制同步器240的位置。
现在参照图4，其示出了齿轮致动器模块270的示例性实施方式的功能框图。齿轮 致动器模块270可包括期望位置模块402、差模块404、和微分模块406。齿轮致动器模块 270还可包括增益模块408、加法器模块410、和位置控制模块412。期望位置模块402基于期望齿轮齿数比来确定齿轮致动器248的期望位置。差模 块404基于由期望位置模块402提供的期望位置和由齿轮致动器位置传感器304测量的齿 轮致动器位置之间的差来确定位置误差。仅举例来说，当期望位置小于齿轮致动器位置时， 差模块404可确定位置误差。差模块404将位置误差提供到微分模块406和增益模块408。微分模块406确定位置误差的数学微分。仅举例来说，微分模块406可确定位置 误差的一阶微分。增益模块408将预定增益应用到位置误差。更具体地，增益模块408使 位置误差乘以预定增益。预定增益可为可校准的，并可基于在齿轮致动器248和/或同步 器240的符合要求的致动期间应用到位置误差的增益而被设定。仅举例来说，预定增益可 约为80. 0。加法器模块410基于位置误差的微分以及位置误差与预定增益的乘积来确定用 于齿轮致动器248的控制变量。更具体地，加法器模块410基于位置误差的微分与该乘积 之和来确定控制变量。仅举例来说，加法器模块410可使用下列等式来确定控制变量。
4空变量=6 + ;i*e(1)其中e是位置误差， 是位置误差的时间微分，λ是预定增益。预定增益可对应于 响应的期望特征值。控制变量还可称作滑动模式变量。位置控制模块412基于控制变量来 确定控制输入。图5A-5D是位置控制模块412的示例性实施方式的功能框图。现在参照图5Α，其示出了位置控制模块412的示例性实施方式的功能框图。在一 些实施方式中，位置控制模块412可包括符号模块502。符号模块502从加法器模块410接收控制变量并确定控制输入。符号模块502可基于控制变量和预定值来确定控制输入。仅举例来说，符号模块 502可使用下列等式确定控制输入。控制输入=M*符号(控制变量)(2)其中M是预定值，符号(控制变量)是使用该控制变量执行的符号函数的结果。当 控制变量是正的(即，大于0.0)时，该控制变量的符号函数的结果等于1.0，当控制变量是 负的(即，小于0.0)时，该控制变量的符号函数的结果等于-1.0。预定值(M)可基于系统 进行校准，并可被设定为例如约0. 02。现在参照图5B，其示出了位置控制模块412的另一示例性实施方式的功能框图。 位置控制模块412可包括平滑模块504。平滑模块504从加法器模块410接收控制变量并 确定控制输入。平滑模块504基于控制变量、预定值和第二预定值来确定控制输入。仅举例来说， 平滑模块504可使用下列等式确定控制输入。控制输入=M*f (k* (控制变量))(3)其中M是预定值，k是第二预定值，f(k*(控制变量))是使用第二预定值与控 制变量的乘积来执行的函数的结果。仅举例来说，函数可包括双曲正切函数或饱和函数 (_1.0<f(k* (控制变量))<1.0)。第二预定值可以是可校准的，并可被设定为例如约 50. O0现在参照图5C，其示出了位置控制模块412的另一示例性实施方式的功能框图。 图5C的位置控制模块412包括平滑模块504、比例微分(PD)模块506和加法器模块508。 平滑模块504使用上述等式(3)来确定输出值。PD模块506从差模块404接收位置误差并将比例微分控制方案应用到该位置误 差。PD模块506基于将PD控制方案应用到位置误差的结果来输出PD值。加法器模块508 基于来自平滑模块504的输出值和来自PD模块506的PD值确定控制输入。更具体地，力口 法器模块508将控制输入确定为输出值与PD值之和。现在参照图5D，其示出了位置控制模块412的另一示例性实施方式的功能框图。 图5D的位置控制模块412包括平滑模块504、比例积分微分(PID)模块510和加法器模块 512。平滑模块504与图5B和图5C的平滑模块504类似或相同地确定输出值。PID模块510从差模块404接收位置误差并将PID控制方案应用到该位置误差。 PID模块510基于将PID控制方案应用到位置误差的结果来输出PID值。加法器模块512 基于来自平滑模块504的输出值和来自PID模块510的PID值确定控制输入。更具体地， 加法器模块512基于输出值与PID值之和来确定控制输入。
现在参照图6A，其示出了齿轮致动器模块270的另一示例性实施方式的功能框 图。图6A的齿轮致动器模块270包括期望位置模块402、第一差模块602和第二差模块 604。齿轮致动器模块270还包括位置控制模块606和预计位置模块608。第一差模块602基于由齿轮致动器位置传感器304测量的齿轮致动器位置和由预 计位置模块608提供的预计致动器位置来确定第一误差。仅举例来说，第一差模块602可 将第一误差确定为齿轮致动器位置减去预计致动器位置。第二差模块604基于由第一差模块602提供的第一误差和由期望位置模块402提供的期望位置来确定控制误差。仅举例来说，第二差模块604可将控制误差确定为期望位 置减去第一误差。位置控制模块606基于控制误差来确定控制输入。仅举例来说，位置控制模块606
可使用关于二阶系统的下列等式 来确定控制输入。
■输入口:r“_⑷其中CE是控制误差，s是拉普拉斯变换变量，ξ是第三预定值，《 是第四预定值， K是第五预定值，λ是第六预定值。第三、第四、第五和第六预定值可为可校准的，并可分别 被设定为例如约0. 1、约10. 0、约100. 0和约0. 25。预计位置模块608预计齿轮致动器248和相关装置可以像二阶系统一样工作。预 计位置模块608还可基于控制输入来预计齿轮致动器位置，该齿轮致动器位置将在致动后 由齿轮致动器位置传感器304来进行测量。齿轮致动器位置的系统模型可由下列等式表 达
齿轮致动器位置二 2fs *丄2 *(CI) ( 5 )
s +2 Ws + iyns其中CI是控制输入，s是拉普拉斯变换变量，Ks是第七预定值，ξ s是第八预定 值，《ns是第九预定值。第七、第八、和第九预定值可为可校准的，并可分别被设定为例如约 101. 0、约 0. 18 和约 9. 1。基于齿轮致动器248和相关装置的预计响应，预计位置模块608基于控制输入来 确定预计致动器位置。仅举例来说，预计位置模块608可使用下列等式来确定预计致动器 位置。
预计致动器位置=2ι，ν*Κ *丄2*(CI)(6)其中ξ是第三预定值，《 是第四预定值，κ是第五预定值。在带有类似下标的预 定值(例如，第五和第七预定值)之间的差异可归因于系统不确定性。现在参照图6Β，其示出了齿轮致动器模块270的另一示例性实施方式的功能框 图。图6Β的齿轮致动器模块270包括期望位置模块402、位置控制模块640和预计位置模 块642。期望位置模块402基于期望齿轮齿数比来确定齿轮致动器248的期望位置。期望 位置模块402还可确定齿轮致动器248的一个或多个未来期望位置。位置控制模块640确定控制输入。位置控制模块640还确定在N个未来控制循环 期间齿轮致动器248的N个未来目标位置，其中N是大于一(1.0)的整数。位置控制模块 640输出控制输入，并基于由齿轮致动器位置传感器304测量所得到的齿轮致动器位置来 选择性地调节N个未来目标位置中的一个或多个。以此方式，位置控制模块640选择性地 使用来自齿轮致动器位置传感器304的反馈来调节N个未来目标位置中的一个或多个。位置控制模块640基于(一个或多个)期望位置来确定控制输入和N个未来目标位置。位置控制模块640进一步基于约束条件(例如，电压和电流)来确定控制输入和N 个未来目标位置。位置控制模块640还基于N个预计未来位置来确定控制输入和/或N个 未来目标位置。预计位置模块642基于N个未来目标位置来确定N个预计未来位置。N个预计未 来位置分别对应于齿轮致动器248的预计通过基于N个未来目标位置来控制齿轮致动器 248而得到的位置。仅举例来说，预计位置模块642可使用上面的等式(6)确定N个预计未 来位置中的一个或多个。如图3所示，控制输入被提供到第一压力控制模块306和第二压力控制模块308。 第一压力控制模块306和第二压力控制模块308基于该控制输入来控制齿轮致动器248腔 室内的压力。因此，齿轮致动器248的位置基于控制输入被控制。不管任何的部件与部件的差异和温度变化，使用此处所确定的控制输入来控制齿 轮致动器248的位置都确保了齿轮致动器248将尽可能快地到达期望位置。齿轮致动器中 的部件与部件的差异可能会以其他方式导致齿轮致动器248更缓慢地到达期望位置或根 本不到达期望位置。温度变化可改变施加到齿轮致动器248的液压流体的粘度，并可能会 以其他方式导致齿轮致动器248更慢地到达期望位置或不到达期望位置。现在参照图7，其示出了对由方法700所执行的示例性步骤进行描绘的流程图。方 法700开始于步骤702，在步骤702中，方法700确定齿轮致动器248的期望位置。方法700 可基于期望齿轮齿数比来确定期望位置。 方法700在步骤704中确定位置误差。方法700基于由齿轮致动器位置传感器 304测量的齿轮致动器位置和期望位置之间的差来确定位置误差。方法700在步骤706中 确定位置误差的微分。方法700在步骤708中将预定增益应用到位置误差。换言之，方法 700在步骤708中确定位置误差和预定增益的乘积。在步骤710中，方法700确定齿轮致动器248的控制变量。方法700可将控制变 量确定为在步骤706中所确定的微分和在步骤708中所确定的乘积之和。方法700在步骤 712中确定控制输入。仅举例来说，方法700可与图5A-5D的示例性实施例的位置控制模块 412类似或相同地确定控制输入。方法700在步骤714中基于该控制输入来控制齿轮致动 器248，并且方法700返回步骤702。现在参照图7B，其示出了对由另一方法730所执行示例性步骤进行描绘的流程 图。仅为了示出目的，方法730可开始于步骤732，在步骤732中，方法730确定齿轮致动器 位置。仅举例来说，方法可从齿轮致动器位置传感器304接收齿轮致动器位置。在步骤736，方法730确定预计致动器位置。仅举例来说，方法730可使用上面的 等式(6)确定预计致动器位置。方法730在步骤738中确定第一误差。方法730基于由齿 轮致动器位置传感器304所测量的齿轮致动器位置和在步骤736中所确定的预计致动器位 置之间的差来确定第一误差。方法730在步骤740中确定齿轮致动器248的期望位置，方法730在步骤742中 确定控制误差。方法730基于期望位置和第一误差之间的差来确定控制误差。方法730在 步骤744中基于该控制误差来确定控制输入。方法730在步骤746中基于该控制输入来控 制齿轮致动器248，并返回步骤736。现在参照图7C，其示出了对由另一方法760所执行示例性步骤进行描绘的流程图。方法760可开始于步骤762，在步骤762中，方法760确定齿轮致动器248的期望位置。 方法760在步骤762中还可确定一个或多个未来期望位置。方法760在步骤764中确定控 制输入，并为N个未来控制循环确定N个未来目标位置。在步骤766中，方法760基于控制输入来控制齿轮致动器248。方法760在步骤 768中确定对应于N个未来控制输入的N个预计未来位置。方法760在步骤770中选择性 地调节N个未来目标位置中的一个或多个，并返回步骤762。本公开的广泛教导可按照多种形式来 实施。因此，虽然本公开包括了具体的示例， 但本公开的真实范围却不应当受到限制，因为本领域技术人员在研究了附图、说明书和所 附权利要求后将会明白其他的修改。
权利要求
1.一种用于车辆的双离合器变速器的控制系统，包括差模块，其确定齿轮致动器的期望位置和所述齿轮致动器的当前位置测量值之间的差；加法器模块，其确定所述差的微分和所述差与预定增益的乘积之和；以及位置控制模块，其基于所述和来控制所述齿轮致动器的当前位置；其中，所述齿轮致动器的当前位置控制了沿所述双离合器变速器的输出轴滑动的齿轮 同步器的位置；以及其中，所述齿轮同步器的位置控制了齿轮齿数比与所述输出轴的联系。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述和来执行 数学函数，从而基于预定值和所述数学函数的结果的第二乘积来确定控制输入，并且基于 所述控制输入来控制所述当前位置。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块在所述和大于零时 确定所述结果等于1，并在所述和小于零时确定所述结果等于-1。
4.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块进一步基于第二预 定值来执行所述数学函数；其中，所述函数是双曲正切函数和饱和函数中的一个。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述和与所述 第二预定值的乘积来执行所述数学函数。
6.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括比例积分微分模块，所述比 例积分微分模块基于所述差来确定比例积分微分值；其中，所述位置控制模块进一步基于所述比例积分微分值来确定所述控制输入。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述第二乘积 和所述比例积分微分值的第二和来确定所述控制输入。
8.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括比例微分模块，所述比例微 分模块基于所述差来确定比例微分值；其中，所述位置控制模块进一步基于所述比例微分值来确定所述控制输入。
9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述位置控制模块基于所述第二乘积 和所述比例微分值的第三和来确定所述控制输入。
10.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，进一步包括第一压力控制模块和第二 压力控制模块，所述第一压力控制模块和第二压力控制模块分别基于所述控制输入来控制 所述齿轮致动器的第一腔室和第二腔室中的压力。
全文摘要
本发明涉及用于双离合器变速器的齿轮致动器控制系统和方法。具体地，提供了一种用于车辆的双离合器变速器的控制系统，其包括差模块、加法器模块和位置控制模块。差模块确定齿轮致动器的期望位置和齿轮致动器当前位置测量值之间的差。加法器模块确定该差的微分和该差与预定增益的乘积之和。位置控制模块基于该和来控制齿轮致动器的当前位置。齿轮致动器的当前位置控制沿双离合器变速器的输出轴滑动的齿轮同步器的位置。齿轮同步器的位置控制齿轮齿数比与输出轴的联系。
文档编号F16H61/00GK102042395SQ20101051098
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者V·A·尼拉肯坦, Y-M·陈 申请人:通用汽车环球科技运作公司