【正文】 圖中 s為系統(tǒng)設(shè)定值 (精確量 )， e、 C分別為系統(tǒng)誤差和誤差變化率 (精確量 )， E、 EC分別為反映系統(tǒng)誤差和誤差變化的語言變量的模糊集合 (模糊量 )， U為模糊控制器輸出的控制作用 (精確量 )， Y為系統(tǒng)輸出 (精確量 )。 px?2)out(YY21)(E ??? ?31 Y,Y,YY ? )Y()YY( )out(i)out(ii)out(i ? ??? )Y(w)out(ijkj31jk ? ?? ?? ??xY?2023/3/2 36 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 （ 3） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用離線訓(xùn)練的方式 ， 即運行整車模型 ， 利用它產(chǎn)生的工作信號 （ 油門開度 、 車速 、 加速度 ） ， 由函數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練運算 ， 然后將訓(xùn)練好的前 、 后檔網(wǎng)絡(luò)權(quán)值 、 閾值存入相應(yīng)的控制器模型 。 以此實現(xiàn)車輛保證動力性的同時兼顧經(jīng)濟(jì)性之操作目的 。 1） 直接計算法： 在此方法中 ， 隱單元 RBF的中心是隨機(jī)地在輸入樣本數(shù)據(jù)中選取 ， 且中心固定 。 將駕駛意圖分為減速 、保持和加速運行三類 。 事實上 ， 有 ， 所以 ? ?(0)i)0(i(0)i v,a ? 0a i1i ?? a1i a ??? iia dt/da ? ?v,fa i ??? ? ?v,fa ii ??),(v ii iiiiiii advdadtdvdvdadtda ???? iiii a dt/dadvda ?2023/3/2 21 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 令 aii La dt/da ??? 式 （ 53） 成為 式中， ρ 稱為速度學(xué)習(xí)速率。 當(dāng)汽車以第ｉ檔和第ｉ +1檔行駛時 ， 其參數(shù) a， β ， ν 間動態(tài)關(guān)系為非線性函數(shù) ， 可分別表示為 )v,(fa ii ?? )v,(f 1i1i ??? ?() () 對于五檔變速器，式中ｉ =1， 2， 3， β 和ｖ又分別為時間ｔ的函數(shù)，所以加速度也可表示為時間ｔ的一元函數(shù)。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身就決定了它是大規(guī)模并行機(jī)制 ， 以數(shù)據(jù)作為驅(qū)動 ， 擅長通過大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和發(fā)現(xiàn)模式或規(guī)律 。 由汽車?yán)碚撝? ? ??? i 1n V0 ntn dt)(Q2023/3/2 12 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 考慮到 )FF(FFF writj ??? dtdVMj ?? 于是 ? ? ?? ? ?? ??????? i 1n V0 wfi1)t(n )1n()1n(twfim nmn dV)FF(FF MQdV)FFF(F MQ[Q ?? 根據(jù)汽車?yán)碚撝?，發(fā)動機(jī)的動態(tài)小時油耗是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，一般可擬合為三次多項式，即： 3q2qqq30020230et VAVBVCDnAnBnCDQ ???????? 欲使加速油耗 Q為最小，這是一個求極值的問題。 此外 ， 這種單參數(shù)的系統(tǒng)也難以兼顧車輛動力性和經(jīng)濟(jì)性的要求 ,故目前已很少采用 。行星輪變速器是由一系列的行星齒輪系、液壓離合器與制動器組成的有級式的變速器，該變速器易于通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動換檔，并且與液力變矩器配合可在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速 。第三章 智能電控自動變速器換檔策略研究 一 . 簡介 １． 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 在國外 ， 自動變速器的研究始于汽車 。 電子控制系統(tǒng)由反應(yīng)汽車工況的傳感器、自動變速器控制電腦、變速電磁閥及換檔離合器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其主要功用是由自動變速器控制電腦根據(jù)傳感器反應(yīng)的車況信息進(jìn)行自動運算和判斷，發(fā)出科學(xué)的換檔指令到換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)自動換檔變速。 （２） 二參數(shù)換擋規(guī)律 二參數(shù)換擋規(guī)律克服了單參數(shù)換擋規(guī)律的缺點 ,其控制參數(shù)類型有車速與油門開度 、 液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速 、 車速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩等 ,但當(dāng)前采用最多的形式仍為車速與油門開度 。令 ，則 0/ ?dVdQ ? ? ? ????? ? ??n 1n 1nnVV VV wfi1)t(n )1n(1)t(nwfit(n) nm ]dV)FF(FF MQdV)FF(FF MQ[dVd ??? ?? ? ??????? ? ??n 1n n 1nVV VV wfi1)t(n )1n(1)t(nwfit(n) nm 0]dV)FF(FF MQdV)FF(FF MQ[dVd ?? )]FF(FF[Q)]FF(FF[Q wfit(n ))1n(1)t(nwfi1)t(nnt(n ) ????? ??? ?? 再由式（ ）和（ ）可知： nnwfit dtdVM)FF(FF ???? )]VABC()VABC[( 2fff2nnn ?????? VV2023/3/2 13 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 )]VAVBC()VAVBC[(dtdVM)FF(FF2fff21)(n1)(n1)(n1)(n)1n(wfi1)t(n??????????????? ? 可得 0fVeVdVcVbVa qq2q3q4q5q ?????? 式中 、 、 、 、 、 為轉(zhuǎn)換系數(shù) ， 由移項 、 并項后求得 。因此 ， 從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的角度看 ， 車輛的最佳換檔問題 ， 是一個非線性映射分類問題 。即 )t(Fa ii ?和 )t(Fa 1i1i ?? ?2023/3/2 19 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 按照定義，最佳動力性換檔點應(yīng)為式 ()和式 ()所表示的兩條曲線的交點。 如以上算法所示 ， 通過不斷對換檔點參數(shù)的判佳和修正 ， 達(dá)到逼近最佳換檔規(guī)律和自學(xué)習(xí)目的 。 這些意圖通過駕駛員油門踏板大小及其變化率體現(xiàn)出來 。 當(dāng)RBF的中心確定之后 ， 隱單元的輸出是已知的 ， 網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值就可以通過求解線性方程組確定 。 （ 1） 換檔控制策略 4D180型液力機(jī)械式變速器具有前進(jìn) 、 后退檔位各 4個 ?？刂破骺筛鶕?jù)工況正確識別換檔點 ， 通過換檔使變速器工作在各檔高效率區(qū) 。 ② 模糊信息 相對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制區(qū)域內(nèi) ， 將描述轉(zhuǎn)速偏差的語言變量 E、 偏差變化率 C以及轉(zhuǎn)速補(bǔ)償?shù)恼Z言 2023/3/2 39 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 變量 E、 偏差變化率 C以及轉(zhuǎn)速補(bǔ)償?shù)恼Z言變量 U劃分為如下 7個最優(yōu)模糊區(qū) :正大 (PB)—— 在控制區(qū)域內(nèi)靠近上邊界附近 。 模 糊 化 模 糊 控制算法 模 糊 判決 被 控 對 象 Y U E EC e s dtd/C 圖 含模糊控制器的系統(tǒng)框圖 具有上述模糊控制器的系統(tǒng)方程框圖見圖 。 利用合適的輸入輸出樣本訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的權(quán) 、 閾值 ， 然后 ， 任給一個測試數(shù)據(jù) x，網(wǎng)絡(luò)將輸出這個數(shù)據(jù)的中心 ， 通過判斷它到各個檔位編碼的歐氏距離 ， 實現(xiàn)了對輸入數(shù)據(jù)分類 。 液力機(jī)械式自動變速器中 ， 由于液力變矩器的液力損失 ， 加上駕駛員操縱不當(dāng) ， 使得變矩器可能經(jīng)常工作在低效率區(qū) ， 影響了整機(jī)的使用效率 ， 加大了作業(yè)成本 ， 從這種情況下出發(fā) ， 利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識別能力 ， 對輸入的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分類 ， 辨別最佳換檔時刻 ， 確定合適的檔位 ， 從而改變變矩器的工作狀態(tài) ， 使其工作在高效區(qū) 。 通常采用直接計算法和自組織學(xué)習(xí)選取 RBF中心法 。 2） 推理駕駛意圖 駕駛員對車輛運行環(huán)境的判斷及駕駛員的意圖都通過操縱油門踏板體現(xiàn)出來 。 式 ()中 ， 比值 實際是曲線 在 為定值的條件下 ， 過 曲線 上的點 的切線斜率的絕對量 。 討論汽車升檔加速過程的自學(xué)習(xí)算法 。 1. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能檔位決策方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自適應(yīng)性 ， 它可以被訓(xùn)練 ， 網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中學(xué)習(xí)并記住經(jīng)驗 。 nV maxnn VV ? ② 最佳燃油經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律 它的目標(biāo)函數(shù)是在某一油門開度下 ， 汽車從原地起步連續(xù)換 I檔加速至某一要求車速 T時 ， 總的油耗Q應(yīng)最小 。 這將造成車輛在小油門開度行駛時 ， 也需要達(dá)到最高轉(zhuǎn)速 才能換檔 ， 故換檔過程中不僅噪聲較大 ， 機(jī)件的磨損也較大 ， 因此這種換檔規(guī)律是不合理的 。 液力變矩器通常由與發(fā)動機(jī)飛輪連接的泵輪、與變速器輸入軸連接的渦輪及與單向離合器連接的導(dǎo)輪組成，其主要作用是通過油液的運動傳遞動力并在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)降速增扭、無級變速。 1985年 ， 日本五十鈴公司率先研制成功 NAVI5型全自動機(jī)械式變速器 ， 并裝于飛鳥 (ASKA)轎車 ， 投放市場獲得成功 。 ２．工作原理 如圖 ， 電子控制式自動變速器是通過傳感器裝置將汽車的運行工況轉(zhuǎn)化為電信號 ， 并通 2023/3/2 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）汽車工程學(xué)院 過自動變速器電腦對電信號處理，然后輸出控制指令給相應(yīng)的電磁閥，來實現(xiàn)變速器的換檔操作。 如下圖 ， 根據(jù)降擋延遲的不同可劃分為以下幾種： 1） 等延遲型 其降擋延遲的大小不隨油門開度變化 ， 但可實現(xiàn)駕駛員的干預(yù) ， 在小油門時可提前換入高檔 ， 即減小發(fā)動機(jī)噪聲 ， 又可延遲換回低檔 ， 改善了燃油經(jīng)濟(jì)性 。 解出上式的根 ， 即為加速時保證車輛最佳燃料經(jīng)濟(jì)性的相鄰兩檔 n 與 （ n+1） 之間的最佳換檔點車速 。 可以直接用駕駛員換檔時所獲得的數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練 ， 也可以如圖 ， 讓網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)駕駛員的最佳換檔點 ， 使自動變速系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)的能力 。該交點由 a， β ，ｖ三個參數(shù)決定，且有 。AMT最佳換檔的自學(xué)習(xí)控制器結(jié)構(gòu)可用下圖 。 因此 ， 根據(jù)對駕駛員駕車過程總結(jié)出經(jīng)驗規(guī)則 ， 構(gòu)成對駕駛意圖的模糊推理 。 但由于采用了固定的 RBF中心 ， 隱單元數(shù)目要求很多 （ 比如與訓(xùn)練樣本數(shù)相同 ） ， 同時也降低了 RBF網(wǎng)絡(luò)的逼近能力 。 由裝載機(jī)液力機(jī)械變速器試驗結(jié)果 ， 作出了發(fā)動機(jī)與變速器共同工作時的變速器效率與輸出動力的特性曲線 ， 當(dāng)發(fā)動機(jī)油門開度一定時 ， 即發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速一定時 ， 液力機(jī)械式變速器升檔時各檔位效率和輸出轉(zhuǎn)矩的統(tǒng)計特性如圖