【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 響到車(chē)輛的行駛狀態(tài)，同時(shí)駕駛員的操作動(dòng)作也是AMT智能控制系統(tǒng)所需的最重要的輸入?yún)?shù)之一，與行駛環(huán)境條件、車(chē)輛狀況的相互影響具有非常密切的關(guān)系。在AMT車(chē)輛上，駕駛操縱行為可通過(guò)對(duì)加速踏板和制動(dòng)踏板的操作來(lái)體現(xiàn)。不同的駕駛員有不同的駕駛風(fēng)格和意愿，有人喜歡強(qiáng)勁加速與減速，注重車(chē)輛的動(dòng)力性；有人喜歡輕柔平穩(wěn)加速與減速，注重行車(chē)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。表現(xiàn)在控制系統(tǒng)中就需要針對(duì)不同的駕駛意愿和習(xí)慣采取不同的起步和換檔控制策略來(lái)滿足不同的駕駛要求。目前大多數(shù)自動(dòng)變速系統(tǒng)為適應(yīng)不同的駕駛意愿，設(shè)置了運(yùn)動(dòng)型和經(jīng)濟(jì)型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，駕駛員通過(guò)操縱換擋手柄上的按鈕可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)型、經(jīng)濟(jì)型換擋模式的切換。但轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的設(shè)置，不但增加了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，而且不同駕駛員的駕駛風(fēng)格也不能僅僅分為這兩種極端情況，因此不能滿足車(chē)輛不同工況下的實(shí)際控制要求。為了適應(yīng)不同類(lèi)型駕駛員對(duì)車(chē)輛控制的要求，實(shí)現(xiàn)智能化控制，根據(jù)不同類(lèi)型駕駛員加速踏板踩下的程度和加速踏板角度變化率，以及制動(dòng)時(shí)汽車(chē)減速度的差異，通過(guò)模糊推理，可將駕駛操縱行為特性用一個(gè)量化的參數(shù)來(lái)表示。通過(guò)該量化參數(shù)可確定駕駛員屬于哪種類(lèi)型，然后對(duì)控制策略進(jìn)行修正，獲得理想的控制效果。駕駛操縱行為特性可采用模糊推理的方法獲得[17]，模糊推理器如圖32，推理器的輸入為駕駛員的操縱特征參數(shù)－加速踏板角度及其變化率和制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的減速度，推理器的輸出為駕駛員類(lèi)型的量化參數(shù)。圖中，為加速踏板角度，為踏板角度變化率，為制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)減速度，drive為駕駛員類(lèi)型參數(shù)。模糊推理器精確化處理 模糊化處理圖 42駕駛操縱行為特性模糊推理 駕駛意圖的識(shí)別駕駛員意圖可劃分為：巡航、加速、減速、超車(chē)、停車(chē)、滑行、沖坡、進(jìn)入彎道等。這些意圖通過(guò)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)以及駕駛員對(duì)加速踏板、制動(dòng)踏板操作的不同來(lái)體現(xiàn)。因此可根據(jù)對(duì)駕駛員駕駛經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，得到控制規(guī)則，通過(guò)模糊邏輯判斷進(jìn)行駕駛意圖的識(shí)別。駕駛意圖的模糊特征的劃分見(jiàn)表41[11]。表41 駕駛意圖模糊特征特 征節(jié)氣門(mén)開(kāi)度 節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率 車(chē)速加速度制動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)入彎道負(fù)中正小超 車(chē)正大正大正大加 速 正小、正中巡 航 正中正小、零、負(fù)小減 速 負(fù)小、負(fù)中零、正小滑 行 負(fù)大、負(fù)中正大、正中 零沖 坡 正中、正大正中、正大 停 車(chē) 零正中、正大 行駛環(huán)境的識(shí)別車(chē)輛的行駛環(huán)境差別很大。不僅路面類(lèi)型復(fù)雜多樣，有上坡、下坡、轉(zhuǎn)彎等，同樣的路面類(lèi)型條件下，因交通流狀況(車(chē)輛和行人的多少)的不同，對(duì)車(chē)輛行駛有不同的要求。路面狀況的差異，對(duì)車(chē)輛起步和換擋的要求產(chǎn)生較大差別。當(dāng)路面狀況良好，行人、車(chē)輛稀少時(shí)，車(chē)輛可處于高檔高速狀態(tài)行駛，而在同樣的路面條件下，當(dāng)人、車(chē)較多時(shí)車(chē)只能低檔緩慢行駛。為了使自動(dòng)變速控制系統(tǒng)能根據(jù)不同的行駛環(huán)境，采取不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)基于環(huán)境條件下的智能控制，行駛環(huán)境的識(shí)別是先決條件，必須建立一種行駛環(huán)境識(shí)別體系。 道路條件與坡道識(shí)別車(chē)輛在行駛中，道路坡度對(duì)換檔控制策略有較大的影響，動(dòng)態(tài)識(shí)別道路坡度的大小是電控機(jī)械自動(dòng)變速車(chē)輛實(shí)現(xiàn)智能換擋控制的重要環(huán)節(jié)之一。也是目前的一大技術(shù)難題?；谲?chē)輛縱向動(dòng)力學(xué)的間接識(shí)別方法不需要外加傳感器，僅利用車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)查表的方式獲得當(dāng)前的行駛坡度，是一種簡(jiǎn)單有效的坡度識(shí)別方法[20]。其基本原理是：根據(jù)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方程[10] (41)其中驅(qū)動(dòng)力 (42)空氣阻力 (43)滾動(dòng)阻力 (44)坡道阻力 (45)加速阻力 (46)與道路坡度相關(guān)的信息包括滾動(dòng)阻力和坡道阻力，在車(chē)輛行駛過(guò)程中這兩者往往難于區(qū)分，兩者之和稱(chēng)為道路阻力，表示為： (47)定義綜合阻力系數(shù) (48)因此對(duì)于不同路面條件可采用綜合道路阻力系數(shù)來(lái)辨識(shí)。車(chē)輛行駛過(guò)程中，道路阻力系數(shù)的變化可通過(guò)對(duì)加速踏板角度、檔位、車(chē)載、車(chē)速、車(chē)輛加速度的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)獲得： (49)為了對(duì)道路條件進(jìn)行判斷，需要對(duì)道路阻力系數(shù)等級(jí)進(jìn)行劃分（表42[11]）。對(duì)良好瀝青或混凝土水平路面，由式(48)可得到對(duì)應(yīng)的坡度角（表43[11]）。表42 道路阻力系數(shù)等級(jí)劃分等級(jí)負(fù) 大負(fù) 中負(fù) 小正 小正 中正 大數(shù)值～～～～～～表43 坡度角與道路阻力系數(shù)道路阻力系數(shù)坡度角（176。）0510152030 彎道識(shí)別彎道識(shí)別有兩種方法，采用角位移傳感器直接測(cè)量的方法和根據(jù)駕駛操作及車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)推理判斷的間接方法。直接測(cè)量法需在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中增加角位移傳感器，對(duì)于電控電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)，可很方便的利用已有角位移傳感器，直接獲取彎道信號(hào)。間接方法則是根據(jù)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度及其變化率、車(chē)速、制定踏板信號(hào)來(lái)推理駕駛員的減速意圖，通常駕駛員的減速操作包括停車(chē)前減速和進(jìn)入彎道減速，兩者之間往往較難區(qū)分。停車(chē)減速的特征是加速踏板很快完全抬起，并有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的制動(dòng)信號(hào)，車(chē)速降低較快。進(jìn)入彎道前的減速的操作特征為抬起加速踏板，短暫輕踩制動(dòng)踏板，車(chē)速降低較小。根據(jù)停車(chē)減速和進(jìn)入彎道減速駕駛員操作特征和車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)的變化，通過(guò)綜合推理判斷，既可對(duì)彎道進(jìn)行識(shí)別。 基于模糊邏輯的路面狀況識(shí)別通過(guò)對(duì)不同路面狀況下駕駛員操作經(jīng)驗(yàn)的分析，得到根據(jù)駕駛員操作特征識(shí)別路面狀況的模糊邏輯表44[11]，按照駕駛員操縱特征的模糊邏輯判斷，便可對(duì)路面狀況進(jìn)行識(shí)別。表44 路面情況與司機(jī)操作特征表節(jié)氣門(mén)開(kāi)度節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率車(chē)速加速度剎車(chē)頻率剎車(chē)?yán)塾?jì)時(shí)間良好路段正大、正中零正大零零零復(fù)雜路段正小正中、負(fù)中正小正中、負(fù)中正大正中顛簸路段正中、正小正小、負(fù)小正小正小、負(fù)小正大正中上 坡正大、正中零正小正小、零零零下 坡正小、零零正大、正中正中正中正大 本章小結(jié)本章分析了人－車(chē)－路閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成及其相互之間的關(guān)系，車(chē)輛的運(yùn)行性能受到駕駛員、車(chē)輛運(yùn)行狀況和行駛環(huán)境的共同影響，并且分析了駕駛行為特征、駕駛意圖和道路環(huán)境條件的識(shí)別方法。第5章 AMT系統(tǒng)綜合換檔控制策略制定符合實(shí)際行駛環(huán)境和駕駛員操縱意圖的“似人”的檔位決策[21][22]，是自動(dòng)變速技術(shù)今后的發(fā)展方向。這種智能化系統(tǒng)的研究和最終實(shí)現(xiàn)，不僅可以有效地減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，而且對(duì)提高汽車(chē)的操縱性、安全性和減少?gòu)U氣排放等都具有重要的意義。 換檔控制策略設(shè)計(jì)原則 行駛工況的劃分在制定基于人－車(chē)－路閉環(huán)系統(tǒng)智能換檔控制策略時(shí)，首先需要對(duì)不同的道路環(huán)境、不同的駕駛意圖條件下的汽車(chē)行駛工況進(jìn)行劃分。根據(jù)第四章中駕駛意圖和行駛環(huán)境識(shí)別的結(jié)果，將道路環(huán)境劃分為：良好路段、復(fù)雜路段、顛簸路段、陡坡（上坡）路段、陡坡（下坡）路段、轉(zhuǎn)彎路段；駕駛員意圖劃分為：加速、減速、超車(chē)、停車(chē)、滑行、沖坡。通過(guò)道路行駛狀況和駕駛員意圖分析，得到對(duì)當(dāng)前路面情況和司機(jī)意圖的一列估值，形成一個(gè)描述路面特征和司機(jī)意圖的模糊集合，用以進(jìn)行檔位決策[23]。 換檔策略制定總體原則在對(duì)優(yōu)秀駕駛員駕駛經(jīng)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，歸納出以下設(shè)計(jì)思想：(1) 如果沒(méi)有制動(dòng)信號(hào)參與，為避免頻繁換檔，減小換檔次數(shù)，在每個(gè)檔位停留時(shí)間應(yīng)大于一個(gè)設(shè)定值（檔位停留時(shí)間隨車(chē)速變化而變化，車(chē)速越快，時(shí)間越短；同時(shí)，當(dāng)節(jié)氣門(mén)變化率較大時(shí)，車(chē)輛有急加速的要求，檔位停留時(shí)間為零）；若小于設(shè)定值除非動(dòng)力不足，否則禁止換檔。(2) 如果制動(dòng)踏板輕踩，則不換檔；如果制動(dòng)器重踏（大于20%），則降檔；(3) 如果是上坡工況，動(dòng)力不足，則降檔，同時(shí)增大低檔使用范圍，防止連續(xù)坡道的頻繁換檔；(4) 如果是下坡工況，坡度不大，道路良好，則不換檔；如果坡度大，道路條件不好，有制動(dòng)信號(hào)，則降檔行駛；(5) 如果彎道不大，則不降檔；如果彎道大，則降檔運(yùn)行；(6) 如果是城市道路，則低檔運(yùn)行；(7) 如果道路良好，則以經(jīng)濟(jì)檔位、經(jīng)濟(jì)車(chē)速運(yùn)行；(8) 如果低檔運(yùn)行或降檔時(shí)，則以動(dòng)力性為換檔原則；(9) 如果高檔運(yùn)行，則以經(jīng)濟(jì)性為換檔原則。在制定AMT換檔控制策略時(shí)，各種工況下?lián)Q檔控制規(guī)則均以最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律為基準(zhǔn)，根據(jù)上述總體原則，通過(guò)對(duì)最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律的修正（包括節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和換檔車(chē)速的修正）來(lái)適應(yīng)不同的環(huán)境條件和駕駛意圖。 基于不同道路條件下的綜合換檔控制策略 良好路段指路面較為平坦、車(chē)輛和行人較少的路段。其判斷特征為車(chē)速較高、道路阻力系數(shù)較低且波動(dòng)較小。良好路面在車(chē)輛行駛中所占比例最大，車(chē)輛的控制目標(biāo)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性，以節(jié)省燃油，因此采用標(biāo)準(zhǔn)最佳經(jīng)濟(jì)換檔規(guī)律。 復(fù)雜路段指路面條件較好、車(chē)輛和行人較多，需要經(jīng)常起停的路段。其判斷特征為車(chē)速較低、綜合阻力系數(shù)較低且波動(dòng)較小?？刂颇繕?biāo)強(qiáng)調(diào)車(chē)輛的跟隨性和機(jī)動(dòng)性，減少換檔次數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律。 顛簸路段路面不平整、泥濘，車(chē)速較低、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度有較大波動(dòng)，其判斷特征為車(chē)速較低、綜合阻力系數(shù)較高且波動(dòng)較大。控制目標(biāo)是保證動(dòng)力性，減少換檔次數(shù)，提高車(chē)輛行駛的平順性。為降低換檔規(guī)律對(duì)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化的靈敏度，采用節(jié)氣門(mén)開(kāi)度衰減動(dòng)力換檔規(guī)律，既將節(jié)氣門(mén)開(kāi)度實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果乘以一大于1的衰減系數(shù)k1后的動(dòng)力換檔規(guī)律。k1隨顛簸程度變化而變化（表51），顛簸程度越大，則衰減系數(shù)越大，換檔規(guī)律對(duì)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的變化越不敏感。也就是說(shuō)，根據(jù)不同的顛簸程度，將標(biāo)準(zhǔn)的最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律的換檔節(jié)氣門(mén)開(kāi)度相應(yīng)提高。由于在大于55%油門(mén)開(kāi)度以后，油門(mén)變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩影響很小，因此，在55%以后維持原來(lái)的動(dòng)力性換檔規(guī)律不變。表51 顛簸路面衰減系數(shù)表顛簸程度系數(shù)衰減系數(shù)k1 陡坡（上坡）路段陡上坡路段由于坡度阻力的存在，與滾動(dòng)阻力系數(shù)共同作用下的綜合阻力系數(shù)很大，因此其特征為綜合阻力系數(shù)非常高?？刂颇繕?biāo)為保持充足的驅(qū)動(dòng)力，并避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。由混合動(dòng)力車(chē)整車(chē)控制策略知：此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車(chē)輛處于混合驅(qū)動(dòng)模式。若發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)能夠提供足夠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距，則維持原檔行駛，提高車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性。否則采用車(chē)速衰減動(dòng)力性換檔規(guī)律，即將車(chē)速實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果乘以一小于1的衰減系數(shù)k2（k2隨道路阻力系數(shù)的增大而減小，表52），因此得到的換檔車(chē)速較原來(lái)的換檔車(chē)速降低。換檔規(guī)律曲線表現(xiàn)為換檔曲線向車(chē)速高的區(qū)域偏移，在同樣的車(chē)速下，保證車(chē)輛更多的運(yùn)行在較低的檔位；同時(shí)，在車(chē)速降低過(guò)程中，提前進(jìn)入較低檔位保證車(chē)輛的后備功率和動(dòng)力性能。表52 陡坡（上坡）路段控制規(guī)則修正表道路阻力系數(shù)衰減系數(shù)k2 陡坡（下坡）路段其特征為綜合阻力系數(shù)非常低，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度很小?？刂颇繕?biāo)強(qiáng)調(diào)車(chē)輛行駛安全性，避免車(chē)速過(guò)高，同時(shí)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)反拖制動(dòng)。車(chē)輛下坡時(shí)駕駛員往往完全松開(kāi)油門(mén)踏板利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，但松開(kāi)油門(mén)可能會(huì)導(dǎo)致升檔，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果減弱。因此在下坡時(shí)應(yīng)禁止可能的升檔，如果禁止升檔后車(chē)輛仍然加速，迫使駕駛員踩制動(dòng)踏板時(shí)，再降一個(gè)檔位以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)效果，如果降檔后車(chē)輛仍然加速，則駕駛員踩制動(dòng)踏板再降一個(gè)檔位，直至利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)能夠使車(chē)輛作平穩(wěn)的下坡行駛，當(dāng)坡度很大時(shí)則將檔位降至一檔，為避免發(fā)動(dòng)機(jī)超速，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于某一特定值時(shí)才能降檔，利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，使駕駛員操縱制動(dòng)踏板的次數(shù)減少，從而增加了舒適性，也減輕了制動(dòng)器的負(fù)荷，在處于下坡工況時(shí)，盡量在低檔工作。 轉(zhuǎn)彎路段其特征為節(jié)氣門(mén)開(kāi)度減少，并伴有較弱的剎車(chē)，隨后帶有方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。為減少不必要的換檔循環(huán)，原檔位保持不變。為了區(qū)分彎道前和減速工況，對(duì)控制策略采用延遲控制。 基于不同駕駛意圖的綜合換檔控制策略 超車(chē)其特征為加速踏板開(kāi)度增大且節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率較大。控制目標(biāo)為強(qiáng)調(diào)車(chē)輛的加速性，以盡量減少超車(chē)時(shí)間。此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車(chē)輛處于混合驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。但為保證加速性，希望駕駛員急踩加速踏板時(shí)車(chē)輛能提前降檔，使動(dòng)力性增加。根據(jù)降檔車(chē)速計(jì)算公式： (51)取節(jié)氣門(mén)開(kāi)度8%時(shí)換檔規(guī)律的發(fā)散與收斂程度=，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度大于37%時(shí)選取=，可得到各檔降檔車(chē)速。同時(shí)的取值還應(yīng)隨節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率而改變（表53）。表53 隨節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變換率的修正表節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率（%/s）20304050100 加速特征為加速踏板開(kāi)度增加但節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化率較小?？刂颇繕?biāo)是強(qiáng)調(diào)車(chē)輛的跟隨性，對(duì)加速度要求并不高，采