一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法技术

本发明专利技术涉及汽车技术领域，特别是涉及一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，包括以下步骤：S1：通过MATLAB/Simulink建立驾驶员模型；S2：通过MATLAB/Simulink建立变速器控制器模型；S3：通过MATLAB/Simulink建立发动机模型；S4：通过MATLAB/Simulink建立离合器模型；S5：通过MATLAB/Simulink建立变速器模型；S6：通过MATLAB/Simulink建立车辆动力学模型；S7：将步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6中各自得到的驾驶员模型、变速器控制器模型、发动机模型、离合器模型、变速器模型和车辆动力学模型整合在一起，并将各个模型通过Simulink工具栏中的BuildModel将模型编译成dll文件，输入到实时仿真机箱；本发明专利技术具有能够解决传统台架测试或实车测试带来的测试周期长，且有一定安全风险等问题的特点。等问题的特点。等问题的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，特别是涉及一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法。

技术介绍

[0002]电控机械式自动变速器(Automatic Manual Transmission，简称AMT)是通过在传统手动变速器的基础上，加装选挡机构、换挡机构、离合器控制机构，以及变速器电子控制单元(Transmission Control Unit，简称TCU)改进而来。控制器根据换挡规律自行判断换挡时机，并完成换挡的一系列操作。与机械液力式自动变速器(Automatic Transmission，简称AT)相比，具有体积小、结构简单、价格合理、传动效率高等优点；与手动变速器相比，AMT变速器反应迅速，能有效防止发动机制动熄火，能极大降低驾驶员的劳动强，它既具有自动变速器操作简单的优点，又具有手动变速器结构简单，传动效率高，容易制造的优点，顺应了功能完善于价格低廉的产品发展趋势。
[0003]传统AMT变速器控制单元测试通常进行台架试验，将真实变速器置于台架上，输入轴连接驱动电机，模拟发动机扭矩，输出轴连接加载电机，模拟负载。台架试验可以得到较为精确的结果，但其缺点是测试所用的台架搭建周期长，投入成本高，完成一次测试后需要将台架初始化，执行测试效率低，对极限工况测试具有一定的危险。
[0004]实车测试和台架测试虽然是最理想的闭环测试方式，但是测试阶段的产品其稳定性和程序功能都有待验证，对于测试人员来说仍然存在一定的风险，并且实车测试和台架测试难以实现通用化与模块化，每款产品都需要开发相应的测试环境，成本高。二者在执行测试时都需要手动操作，在执行一些重复度较高的测试时，人员会疲劳，效率明显降低，且人工操作不可避免会有误差，因此问题复现成功率较低。
[0005]PXI标准在1997年完成开发，并于1998年正式推出，是由PXI系统联盟(PXISA)管理的开放式行业标准，该联盟由六十多家公司组成，旨在推广PXI标准，确保互操作性，并在机械、电气和软件架构上保持PXI规范。NI的PXI平台是一个由软件驱动的，基于PC的自动化平台，PXI系统的三个主要硬件组成是仿真机箱、控制器与外围模块，由测试管理软件如TestStand、VeriStand组织各部分代码。
[0006]目前大多数控制器的开发流程都已采用基于模型开发(MBD)的V型开发流程，相较于传统的基于代码开发，具有开发效率高，控制策略直观明了等一系列优点。而硬件在环测试是V型开发流程中至关重要的一环。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是，怎样提供一种能够解决传统台架测试或实车测试带来的测试周期长，且有一定安全风险等问题的商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，
其特征在于，包括以下步骤：
[0009]S1：通过MATLAB/Simulink建立驾驶员模型；
[0010]S2：通过MATLAB/Simulink建立变速器控制器模型；
[0011]S3：通过MATLAB/Simulink建立发动机模型；
[0012]S4：通过MATLAB/Simulink建立离合器模型；
[0013]S5：通过MATLAB/Simulink建立变速器模型；
[0014]S6：通过MATLAB/Simulink建立车辆动力学模型；
[0015]S7：将步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6中各自得到的驾驶员模型、变速器控制器模型、发动机模型、离合器模型、变速器模型和车辆动力学模型整合在一起，并将各个模型通过Simulink工具栏中的BuildModel将模型编译成dll文件，输入到实时仿真机箱；
[0016]S8：使用NIVeriStand搭建上位机监控界面，使用网线完成上位机与实时仿真机箱的信号连接；使用线束将I/O板卡、CAN卡与实时仿真机箱连接；使用线束将待测变速器控制器连接；使用CANape连接个人电脑与待测变速器控制器，实时监控控制器运行状况。
[0017]作为优化，步骤S1中，驾驶员模型包括车辆提供在不同循环测试工况下的驾驶员加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、钥匙信号以及档位切换信号。
[0018]作为优化，步骤S2中，将步骤S1中驾驶员加速踏板开度信号、钥匙信号以及档位切换信号输入到变速器控制器模型；以加速踏板开度和车速两参数以及换挡规律和相应的换挡过程建立换挡规律，输出节气门位置信号、起动机信号、离合器电机转矩信号、选档电机转矩信号、换挡电机转矩信号；利用汽车行驶方程将发动机输出力矩得出换挡时刻的加速度，利用相邻档位加速度相同进行换挡，加入收敛程度系数k避免循环换挡；其建模公式如下：汽车行驶方程：发动机转速公式：驱动力与加速踏板开度以及车速关系：收敛程度系数：其中，α为坡道与水平路面的夹角，δ为汽车旋转质量转换系数，m为整车质量，F
t
为汽车行驶牵引力，f为道路阻力系数，C
D
为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，u
a
为车速，n发动机转速，i
g
变速器传动比，i0为主减速器传动比，r为车轮半径，T为不同发动机节气门开度与转速拟合函数，x为发动机节气门开度，v
n
↑
表示从n挡换入(n+1)挡的车速，v
n+1
↓
表示从(n+1)挡降到n挡时车速，k表示收敛程度系数；其中，车速通过发动机转速公式得到。
[0019]作为优化，步骤S3中，发动机模型包括点火系统和启动系统，接收到S2中变速器控制器输出的起动机信号、节气门位置信号，将启动系统输出力矩与点火系统输出力矩相加得到发动机实际输出力矩。
[0020]作为优化，步骤S4中，离合器模型包括离合器执行机构模型和离合器扭矩传递模型；执行机构模型中包括蜗轮蜗杆模型、液压传动模型和分离拨叉模型；扭矩传递模型包括离合器主动部分与从动部分的分离状态时的动力学模型、滑摩状态时的动力学模型和力矩传递模型以及完全结合状态时的动力学模型，步骤S2中变速器控制器输出的离合器电机转
矩信号和步骤S3中发动机输出的发动机实际输出力矩经蜗轮蜗杆模型得出输出力矩信号到液压传动模型，再经液压传动模型输出力到分离拨叉模型，分离拨叉模型输出液压推力信号到膜片弹簧模型(分离轴承和压盘)计算出分离轴承位置和膜片弹簧对压盘压力，并将压盘压力传递到离合器扭矩传递模型，输出扭矩信号；模型建立公式如下：蜗轮蜗杆建模公式：T
out
＝T
in
*i*eff，ω
in
＝ω
out
*i，其中，T
out
和T
in
分别为蜗轮蜗杆输出扭矩和输入扭矩，ω
in
和ω
out
分别为输入转速和输出转速，i为蜗轮蜗杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过MATLAB/Simulink建立驾驶员模型；S2：通过MATLAB/Simulink建立变速器控制器模型；S3：通过MATLAB/Simulink建立发动机模型；S4：通过MATLAB/Simulink建立离合器模型；S5：通过MATLAB/Simulink建立变速器模型；S6：通过MATLAB/Simulink建立车辆动力学模型；S7：将步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6中各自得到的驾驶员模型、变速器控制器模型、发动机模型、离合器模型、变速器模型和车辆动力学模型整合在一起，并将各个模型通过Simulink工具栏中的Build Model将模型编译成dll文件，输入到实时仿真机箱；S8：使用NI VeriStand搭建上位机监控界面，使用网线完成上位机与实时仿真机箱的信号连接；使用线束将I/O板卡、CAN卡与实时仿真机箱连接；使用线束将待测变速器控制器连接；使用CANape连接个人电脑与待测变速器控制器，实时监控控制器运行状况。2.如权利要求1所述的一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，其特征在于：步骤S1中，驾驶员模型包括车辆提供在不同循环测试工况下的驾驶员加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、钥匙信号以及档位切换信号。3.如权利要求2所述的一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，其特征在于：步骤S2中，将步骤S1中驾驶员加速踏板开度信号、钥匙信号以及档位切换信号输入到变速器控制器模型；以加速踏板开度和车速两参数以及换挡规律和相应的换挡过程建立换挡规律，输出节气门位置信号、起动机信号、离合器电机转矩信号、选档电机转矩信号、换挡电机转矩信号；利用汽车行驶方程将发动机输出力矩得出换挡时刻的加速度，利用相邻档位加速度相同进行换挡，加入收敛程度系数k避免循环换挡；其建模公式如下：汽车行驶方程：发动机转速公式：驱动力与加速踏板开度以及车速关系：收敛程度系数：其中，α为坡道与水平路面的夹角，δ为汽车旋转质量转换系数，m为整车质量，F
t
为汽车行驶牵引力，f为道路阻力系数，C
D
为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，u
a
为车速，n发动机转速，i
g
变速器传动比，i0为主减速器传动比，r为车轮半径，T为不同发动机节气门开度与转速拟合函数，x为发动机节气门开度，v
n
↑
表示从n挡换入(n+1)挡的车速，v
n+1
↓
表示从(n+1)挡降到n挡时车速，k表示收敛程度系数；其中，车速通过发动机转速公式得到。4.如权利要求1所述的一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，其特征在于：步骤S3中，发动机模型包括点火系统和启动系统，接收到S2中变速器控制器输出的起动机信号、节气门位置信号，将启动系统输出力矩与点火系统输出力矩相加得到发动机实际输出力矩。5.如权利要求1所述的一种商用车AMT换挡控制硬件在环仿真测试方法，其特征在于：
步骤S4中，离合器模型包括离合器执行机构模型和离合器扭矩传递模型；执行机构模型中包括蜗轮蜗杆模型、液压传动模型和分离拨叉模型；扭矩传递模型包括离合器主动部分与从动部分的分离状态时的动力学模型、滑摩状态时的动力学模型和力矩传递模型以及完全结合状态时的动力学模型，步骤S2中变速器控制器输出的离合器电机转矩信号和步骤S3中发动机输出的发动机实际输出力矩经蜗轮蜗杆模型得出输出力矩信号到液压传动模型，再经液压传动模型输出力到分离拨叉模型，分离拨叉模型输出液压推力信号到膜片弹簧模型计算出分离轴承位置和膜片弹簧对压盘压力，并将压盘压力传递到离合器扭矩传递模型，输出扭矩信号；模型建立公式如下：蜗轮蜗杆建模公式：T
out
＝T
in
*i*eff，ω
in
＝ω
out
*i，其中，T
out
和T
in
分别为蜗轮蜗杆输出扭矩和输入扭矩，ω
in
和ω
out
分别为输入转速和输出转速，i为蜗轮蜗杆传动比，eff为传动效率；液压传动建模公式：vol＝S1L1＝S2L2，其中，F1、F2分别为液压主泵和分泵所受推力，S1、S2分别为液压主泵和分泵底面积，L1、L2分别为主泵和分泵行程，i为液压装置主泵和分泵对分离杠杆推力的压力比；分离拨叉建模公式：F2＝F1i，F1为离合器分泵对分离杠杆的推力，F2分离轴承处的分离力，i为离合器拨叉杠杆比；膜片弹簧模型公式：F＝ma，x＝∫∫adt，F
s
＝k
‑
200x，其中F表示对分离轴承的液压推力，m表示分离轴承质量，a表示分离轴承加速度，x表示分离轴承位移，t表示采样时间，k表示膜片弹簧特性，F
s
表示主动盘与从动盘压紧力；离合器扭矩传递模型分离状态动力学模型公式：其中，T
in
是发动机输入转矩，T
out
为离合器输出转矩，J
in
与J
out
分别是离合器主、从动盘的转动惯量，ω
in
与ω
out
分别为离合器主、从动盘转速；滑摩状态力矩传递模型公式：其中，T
c
是离合器传递的扭矩，μ
c
离合器摩擦片摩擦系数，F
n
是离合器压盘压力，n是离合器片数，R0、R1是离合器片内外半径；滑摩状态动力学模型公式：其中，T
in
是发动机输入转矩，T
out
为离合器输出转矩，J
in
与J
out
分别是离合器主、从动盘的转动惯量，ω
in
与ω
out
分别为离合器主、从动盘转速，T
c
是离合器传递的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范毅，叶明，李微领，卢祥伟，何佳朋，甘静，纵艳，简昊，刘世欢，
申请(专利权)人：重庆清研理工智能控制技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：