一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，包括以下步骤：S1、将驾驶员需求油门开度下最大发动机扭矩作为起步时的驾驶员需求扭矩，以最大限度满足驾驶员的起步需求，进而确定离合器目标结合量；S2、根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速；S3、根据平顺性要求确定离合器结合速度和同步补偿扭矩；S4、根据步骤S1～步骤S3推导的起步控制原理，设计最优起步控制器。本申请以驾驶员起步意图作为控制的前提，明确了动力性要求是起步控制的主要控制目标，平顺性要求和离合器低滑磨要求是起步控制的约束条件，以此设计最优起步控制器，本发明专利技术能够有效地满足起步控制目标，并能简洁高效地消除同步冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法
本专利技术涉及汽车起步的动力传动控制
，具体涉及一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法。
技术介绍
双离合自动变速器(DCT)起步控制是DCT控制系统中关键技术之一，多年来工程界和学术界都对其投入了大量的精力，然而DCT起步控制策略目前仍然存在很多的问题。具体对于单个离合器起步控制来说，首先，在控制策略的输入参数方面，通常过于强调车况和路况的复杂性对起步控制的影响，选择油门开度与油门开度变化率甚至道路坡度作为起步控制的输入参数，得到驾驶员的起步意图。第二，在被控对象的选择上，通常主要研究离合器控制，而忽略了对发动机的协同控制，控制理念上也是强调精确调整离合器的接合量和接合速度，来适应发动机的转速、扭矩变化，发动机动态特性的非线性，干式离合器的非线性、温度变化特性、时变性和滞后性等问题，使得这种控制理念不适用于起步控制。第三，控制策略的输出参数方面通常以接合速度作为控制输出参数，有的甚至以发动机转速为主要控制输出参数，离合器接合速度只对起步滑磨过程的冲击度这一约束性指标产生影响，并非关键性参数，起步过程中只要将离合器接合速度控制在冲击度要求范围之内即可，发动机转速属于控制目标而不是控制输出参数。第四，在起步同步冲击方面，通常更多关注起步滑磨阶段的冲击度，而忽略了同步时刻的冲击度，在同步冲击的产生机理和解决方案方面，也存在一定缺陷。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术的专利技术人经过研究认为：首先，起步时驾驶员的油门开度其实是驾驶员将路况、车况、环境状况以及自身意图等各方面因素综合后对起步动力扭矩提出的一个需求，应该是起步控制的唯一输入参数；第二，起步过程的控制过程是一个发动机根据驾驶员油门开度产生的动力扭矩与驾驶员离合器结合深度产生的负载扭矩相协调的过程，所以起步控制中必须同时考虑发动机控制与离合器控制，使二者协调控制。对此，本专利技术一方面将选取离合器接合量和发动机请求扭矩作为起步控制的输出参数，另一方面将起步动力性要求作为起步控制的主要控制目标，平顺性要求和离合器低滑磨要求只是起步控制的两个约束条件，遵循主次关系，提出相应的控制方法，依次满足起步控制三方面要求，得到了一个最优的DCT单个离合起步控制策略，首先确定了最优起步控制的输入变量、输出变量、控制目标；最终对发动机转速控制策略、发动机目标转速、离合器目标结合量、离合器结合速度和同步补偿扭矩等起步控制因素进行确定。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1、将驾驶员需求油门开度下最大发动机扭矩作为起步时的驾驶员需求扭矩，以最大限度满足驾驶员的起步需求，进而确定离合器目标结合量；S2、根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速；S3、根据平顺性要求确定离合器结合速度和同步补偿扭矩；S4、根据步骤S1、步骤S2、步骤S3推导的起步控制原理，设计最优起步控制器实现双离合自动变速器最优起步控制。进一步，所述步骤S1中确定离合器目标结合量的计算模型为：其中，f(β,ωe)为发动机外特性曲线，z为摩擦面个数，μc为摩擦系数，kc、cc为常数，Rc为从动盘的平均摩擦半径Ro为从动盘外径，Ri为从动盘内径；由上式可以看出，油门开度与离合器目标接合量是一一对应的，起步过程中，需要通过油门开度来确定离合器的接合量，从而满足驾驶员的起步扭矩需求。进一步，所述步骤S2中根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速的计算过程包括以下步骤：S21、起步发动机恒转速控制原则的确定：根据积分第一中值定理，必然存在一个ξ使得滑磨功变为：其中，Tc1为离合器传递转矩，ξ为常数，ne(t)为发动机转速，nc1(t)为离合器转速，t1为离合器主从动盘刚开始接触的时刻，t3为离合器主、从动盘转速同步的时刻；由上式可知，想要获得最小的滑磨功，就必须将结合转速降低至怠速，起步过程以怠速转速为目标转速，进行发动机恒转速起步，由于怠速已经是发动机最低的稳定转速，所以发动机怠速恒转速控制是起步过程中滑磨功最小的发动机控制方式；S22、发动机目标转速的确定：在确定了起步过程中的恒转速控制原则之后，需要对发动机的目标转速进行确定，得到滑磨功计算模型：其中，ωe为发动机角速度，ωc1为离合器从动盘角速度，δ为整车质量换算系数，Ma为汽车总质量且单位为kg，rr为轮胎滚动半径且单位为m，i0为主减速器的速比，ig为变速器的速比，ηT为传动系效率；由上式可知，不考虑起步阻力时，发动机恒转速起步过程的滑磨功取决于发动机转速，为了使起步滑磨功最小，必须控制起步发动机转速最低，而发动机的最小稳定转速就是发动机怠速，故在起步过程中通过调整发动机油喷油量与离合器的结合量，使发动机转速维持在怠速附近，将在很大程度上减小滑磨功；选取发动机不同油门开度下转矩最大的转速点作为恒转速控制的发动机目标转速。进一步，所述步骤S3中根据平顺性要求确定离合器结合速度和同步补偿扭矩的计算过程包括以下步骤：S31、根据滑磨冲击度确定离合器结合速度，离合器结合速度的计算模型为：其中，j为冲击度，z为摩擦面个数，μc为摩擦系数，Rc为从动盘的平均摩擦半径Ro为从动盘外径，Ri为从动盘内径，ξ为常数，kc为常数，δ为整车质量换算系数，Ma为汽车总质量且单位为kg，rr为轮胎滚动半径且单位为m，i0为主减速器的速比，ig为变速器的速比，ηT为传动系效率；式中有j和Ma两个量需要确定，选取目前国际上最严格的冲击度标准—德国标准，即jmax＝10m/s3，取Ma为满载质量Mafull，由上式可以得到能够保证平稳起步的最大离合器接合速度：S32、进行起步同步冲击产生激励分析，将起步过程在同步时刻增加一个控制过程，由动力学方程进行推导，在同步前后发动机扭矩不变的情况下，得到冲击度表达式：其中，Tc1为离合器传递转矩，t1为离合器主从动盘刚开始接触的时刻，t2为离合器从动盘转速大于0的时刻，Te为发动机扭矩，Je为第一自由度转动惯量，为离合器主动盘角加速度，为离合器从动盘角加速度，Jc1为第二自由度转动惯量；根据上述表达式可知，若同步前后发动机与离合器角加速度不同，会产生同步冲击；S33、根据步骤S32得到的结论，同步冲击的产生原因是由于滑摩向同步阶段过度的过程中，离合器传递扭矩与发动机扭矩和负载扭矩匹配不合理，造成离合器传递扭矩变化引发的；滑摩阶段，离合器传递扭矩与离合器位置成正比，只要保证离合器位置，就能实现零冲击；同步阶段，要实现零同步冲击，必须使得由公式换算得到：由上式可知，离合器与发动机角加速度不同时，在同步时刻通过提高发动机扭矩的方式消除掉同步冲击。通过该方法，同步时刻，无需将发动机与离合器的角加速度差调整为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，其特征在于，所述控制方法以驾驶员起步意图作为控制的前提，起步动力性要求是起步控制的主要控制目标，而平顺性要求和离合器低磨损要求只是起步控制的两个约束条件；遵循主次关系，提出相应的控制方法，依次满足起步控制三方面要求；得到了一个最优的双离合自动变速器单个离合起步控制策略，确定了最优起步控制的输入变量、输出变量、控制目标；最终对发动机转速控制策略、发动机目标转速、离合器目标结合量、离合器结合速度和同步补偿扭矩起步控制因素进行确定；所述控制方法包括以下步骤：/nS1、将驾驶员需求油门开度下最大发动机扭矩作为起步时的驾驶员需求扭矩，以最大限度满足驾驶员的起步需求，进而确定离合器目标结合量；/nS2、根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速；/nS3、根据平顺性要求确定离合器结合速度和同步补偿扭矩；/nS4、根据步骤S1、步骤S2、步骤S3推导的起步控制原理，设计最优起步控制器实现双离合自动变速器最优起步控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，其特征在于，所述控制方法以驾驶员起步意图作为控制的前提，起步动力性要求是起步控制的主要控制目标，而平顺性要求和离合器低磨损要求只是起步控制的两个约束条件；遵循主次关系，提出相应的控制方法，依次满足起步控制三方面要求；得到了一个最优的双离合自动变速器单个离合起步控制策略，确定了最优起步控制的输入变量、输出变量、控制目标；最终对发动机转速控制策略、发动机目标转速、离合器目标结合量、离合器结合速度和同步补偿扭矩起步控制因素进行确定；所述控制方法包括以下步骤：
S1、将驾驶员需求油门开度下最大发动机扭矩作为起步时的驾驶员需求扭矩，以最大限度满足驾驶员的起步需求，进而确定离合器目标结合量；
S2、根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速；
S3、根据平顺性要求确定离合器结合速度和同步补偿扭矩；
S4、根据步骤S1、步骤S2、步骤S3推导的起步控制原理，设计最优起步控制器实现双离合自动变速器最优起步控制。


2.根据权利要求1所述的基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，其特征在于，所述步骤S1中确定离合器目标结合量的计算模型为：



其中，f(β,ωe)为发动机外特性曲线，z为摩擦面个数，μc为摩擦系数，kc、cc为常数，Rc为从动盘的平均摩擦半径Ro为从动盘外径，Ri为从动盘内径。


3.根据权利要求1所述的基于扭矩补偿的双离合自动变速器最优起步控制方法，其特征在于，所述步骤S2中根据离合器低滑磨要求确定发动机转速控制策略和发动机目标转速的计算过程包括以下步骤：
S21、起步发动机恒转速控制原则的确定：
根据积分第一中值定理，必然存在一个ξ使得滑磨功变为：



其中，Tc1为离合器传递转矩，ξ为常数，ne(t)为发动机转速，nc1(t)为离合器转速，t1为离合器主从动盘刚开始接触的时刻，t3为离合器主、从动盘转速同步的时刻；
S22、发动机目标转速的确定：
在确定了起步过程中的恒转速控制原则之后，需要对发动机的目标转速进行确定，得到滑磨功计算模型：



其中，ωe为发动机角速度，ωc1为离合器从动盘角速度，δ为整车质量换算系数，Ma为汽车总质量且单位为kg，rr为轮胎滚动半径且单位为m，i0为主减速器的速比，ig为变速器的速比，ηT为传动系效率。

【专利技术属性】
技术研发人员：王建忠，白豫川，黄晨路，赵璐，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50