【文章內容簡介】 響到車輛的行駛狀態(tài)，同時駕駛員的操作動作也是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、車輛狀況的相互影響具有非常密切的關系。在AMT車輛上，駕駛操縱行為可通過對加速踏板和制動踏板的操作來體現(xiàn)。不同的駕駛員有不同的駕駛風格和意愿，有人喜歡強勁加速與減速，注重車輛的動力性；有人喜歡輕柔平穩(wěn)加速與減速，注重行車過程的經(jīng)濟性。表現(xiàn)在控制系統(tǒng)中就需要針對不同的駕駛意愿和習慣采取不同的起步和換檔控制策略來滿足不同的駕駛要求。目前大多數(shù)自動變速系統(tǒng)為適應不同的駕駛意愿，設置了運動型和經(jīng)濟型轉換開關，駕駛員通過操縱換擋手柄上的按鈕可實現(xiàn)運動型、經(jīng)濟型換擋模式的切換。但轉換開關的設置，不但增加了駕駛員的操縱負擔，而且不同駕駛員的駕駛風格也不能僅僅分為這兩種極端情況，因此不能滿足車輛不同工況下的實際控制要求。為了適應不同類型駕駛員對車輛控制的要求，實現(xiàn)智能化控制，根據(jù)不同類型駕駛員加速踏板踩下的程度和加速踏板角度變化率，以及制動時汽車減速度的差異，通過模糊推理，可將駕駛操縱行為特性用一個量化的參數(shù)來表示。通過該量化參數(shù)可確定駕駛員屬于哪種類型，然后對控制策略進行修正，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時汽車的減速度，推理器的輸出為駕駛員類型的量化參數(shù)。圖中，為加速踏板角度，為踏板角度變化率，為制動時的汽車減速度，drive為駕駛員類型參數(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 駕駛意圖的識別駕駛員意圖可劃分為：巡航、加速、減速、超車、停車、滑行、沖坡、進入彎道等。這些意圖通過車輛運行參數(shù)以及駕駛員對加速踏板、制動踏板操作的不同來體現(xiàn)。因此可根據(jù)對駕駛員駕駛經(jīng)驗的總結，得到控制規(guī)則，通過模糊邏輯判斷進行駕駛意圖的識別。駕駛意圖的模糊特征的劃分見表41[11]。表41 駕駛意圖模糊特征特 征節(jié)氣門開度 節(jié)氣門開度變化率 車速加速度制動強度進入彎道負中正小超 車正大正大正大加 速 正小、正中巡 航 正中正小、零、負小減 速 負小、負中零、正小滑 行 負大、負中正大、正中 零沖 坡 正中、正大正中、正大 停 車 零正中、正大 行駛環(huán)境的識別車輛的行駛環(huán)境差別很大。不僅路面類型復雜多樣，有上坡、下坡、轉彎等，同樣的路面類型條件下，因交通流狀況(車輛和行人的多少)的不同，對車輛行駛有不同的要求。路面狀況的差異，對車輛起步和換擋的要求產(chǎn)生較大差別。當路面狀況良好，行人、車輛稀少時，車輛可處于高檔高速狀態(tài)行駛，而在同樣的路面條件下，當人、車較多時車只能低檔緩慢行駛。為了使自動變速控制系統(tǒng)能根據(jù)不同的行駛環(huán)境，采取不同的控制策略，實現(xiàn)基于環(huán)境條件下的智能控制，行駛環(huán)境的識別是先決條件，必須建立一種行駛環(huán)境識別體系。 道路條件與坡道識別車輛在行駛中，道路坡度對換檔控制策略有較大的影響，動態(tài)識別道路坡度的大小是電控機械自動變速車輛實現(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難題?；谲囕v縱向動力學的間接識別方法不需要外加傳感器，僅利用車輛運行參數(shù)，通過查表的方式獲得當前的行駛坡度，是一種簡單有效的坡度識別方法[20]。其基本原理是：根據(jù)車輛運動方程[10] (41)其中驅動力 (42)空氣阻力 (43)滾動阻力 (44)坡道阻力 (45)加速阻力 (46)與道路坡度相關的信息包括滾動阻力和坡道阻力，在車輛行駛過程中這兩者往往難于區(qū)分，兩者之和稱為道路阻力，表示為： (47)定義綜合阻力系數(shù) (48)因此對于不同路面條件可采用綜合道路阻力系數(shù)來辨識。車輛行駛過程中，道路阻力系數(shù)的變化可通過對加速踏板角度、檔位、車載、車速、車輛加速度的監(jiān)測結果來獲得： (49)為了對道路條件進行判斷，需要對道路阻力系數(shù)等級進行劃分（表42[11]）。對良好瀝青或混凝土水平路面，由式(48)可得到對應的坡度角（表43[11]）。表42 道路阻力系數(shù)等級劃分等級負 大負 中負 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 彎道識別彎道識別有兩種方法，采用角位移傳感器直接測量的方法和根據(jù)駕駛操作及車輛運行參數(shù)推理判斷的間接方法。直接測量法需在轉向系統(tǒng)中增加角位移傳感器，對于電控電動助力轉向系統(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。間接方法則是根據(jù)車輛轉彎時的節(jié)氣門開度及其變化率、車速、制定踏板信號來推理駕駛員的減速意圖，通常駕駛員的減速操作包括停車前減速和進入彎道減速，兩者之間往往較難區(qū)分。停車減速的特征是加速踏板很快完全抬起，并有持續(xù)時間較長的制動信號，車速降低較快。進入彎道前的減速的操作特征為抬起加速踏板，短暫輕踩制動踏板，車速降低較小。根據(jù)停車減速和進入彎道減速駕駛員操作特征和車輛運行參數(shù)的變化，通過綜合推理判斷，既可對彎道進行識別。 基于模糊邏輯的路面狀況識別通過對不同路面狀況下駕駛員操作經(jīng)驗的分析，得到根據(jù)駕駛員操作特征識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，便可對路面狀況進行識別。表44 路面情況與司機操作特征表節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度變化率車速加速度剎車頻率剎車累計時間良好路段正大、正中零正大零零零復雜路段正小正中、負中正小正中、負中正大正中顛簸路段正中、正小正小、負小正小正小、負小正大正中上 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 本章小結本章分析了人－車－路閉環(huán)系統(tǒng)的構成及其相互之間的關系，車輛的運行性能受到駕駛員、車輛運行狀況和行駛環(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)境條件的識別方法。第5章 AMT系統(tǒng)綜合換檔控制策略制定符合實際行駛環(huán)境和駕駛員操縱意圖的“似人”的檔位決策[21][22]，是自動變速技術今后的發(fā)展方向。這種智能化系統(tǒng)的研究和最終實現(xiàn)，不僅可以有效地減輕駕駛員的工作強度，而且對提高汽車的操縱性、安全性和減少廢氣排放等都具有重要的意義。 換檔控制策略設計原則 行駛工況的劃分在制定基于人－車－路閉環(huán)系統(tǒng)智能換檔控制策略時，首先需要對不同的道路環(huán)境、不同的駕駛意圖條件下的汽車行駛工況進行劃分。根據(jù)第四章中駕駛意圖和行駛環(huán)境識別的結果，將道路環(huán)境劃分為：良好路段、復雜路段、顛簸路段、陡坡（上坡）路段、陡坡（下坡）路段、轉彎路段；駕駛員意圖劃分為：加速、減速、超車、停車、滑行、沖坡。通過道路行駛狀況和駕駛員意圖分析，得到對當前路面情況和司機意圖的一列估值，形成一個描述路面特征和司機意圖的模糊集合，用以進行檔位決策[23]。 換檔策略制定總體原則在對優(yōu)秀駕駛員駕駛經(jīng)驗分析的基礎上，歸納出以下設計思想：(1) 如果沒有制動信號參與，為避免頻繁換檔，減小換檔次數(shù)，在每個檔位停留時間應大于一個設定值（檔位停留時間隨車速變化而變化，車速越快，時間越短；同時，當節(jié)氣門變化率較大時，車輛有急加速的要求，檔位停留時間為零）；若小于設定值除非動力不足，否則禁止換檔。(2) 如果制動踏板輕踩，則不換檔；如果制動器重踏（大于20%），則降檔；(3) 如果是上坡工況，動力不足，則降檔，同時增大低檔使用范圍，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，有制動信號，則降檔行駛；(5) 如果彎道不大，則不降檔；如果彎道大，則降檔運行；(6) 如果是城市道路，則低檔運行；(7) 如果道路良好，則以經(jīng)濟檔位、經(jīng)濟車速運行；(8) 如果低檔運行或降檔時，則以動力性為換檔原則；(9) 如果高檔運行，則以經(jīng)濟性為換檔原則。在制定AMT換檔控制策略時，各種工況下?lián)Q檔控制規(guī)則均以最佳動力性換檔規(guī)律為基準，根據(jù)上述總體原則，通過對最佳動力性換檔規(guī)律的修正（包括節(jié)氣門開度和換檔車速的修正）來適應不同的環(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、車輛和行人較少的路段。其判斷特征為車速較高、道路阻力系數(shù)較低且波動較小。良好路面在車輛行駛中所占比例最大，車輛的控制目標強調經(jīng)濟性，以節(jié)省燃油，因此采用標準最佳經(jīng)濟換檔規(guī)律。 復雜路段指路面條件較好、車輛和行人較多，需要經(jīng)常起停的路段。其判斷特征為車速較低、綜合阻力系數(shù)較低且波動較小?？刂颇繕藦娬{車輛的跟隨性和機動性，減少換檔次數(shù)，采用標準最佳動力性換檔規(guī)律。 顛簸路段路面不平整、泥濘，車速較低、節(jié)氣門開度有較大波動，其判斷特征為車速較低、綜合阻力系數(shù)較高且波動較大?？刂颇繕耸潜ＷC動力性，減少換檔次數(shù)，提高車輛行駛的平順性。為降低換檔規(guī)律對節(jié)氣門開度變化的靈敏度，采用節(jié)氣門開度衰減動力換檔規(guī)律，既將節(jié)氣門開度實時檢測結果乘以一大于1的衰減系數(shù)k1后的動力換檔規(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)律對節(jié)氣門開度的變化越不敏感。也就是說，根據(jù)不同的顛簸程度，將標準的最佳動力性換檔規(guī)律的換檔節(jié)氣門開度相應提高。由于在大于55%油門開度以后，油門變化對發(fā)動機輸出扭矩影響很小，因此，在55%以后維持原來的動力性換檔規(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?？刂颇繕藶楸３殖渥愕尿寗恿?，并避免發(fā)動機熄火。由混合動力車整車控制策略知：此時電動機啟動，車輛處于混合驅動模式。若發(fā)動機與電動機能夠提供足夠的驅動轉距，則維持原檔行駛，提高車輛的經(jīng)濟性。否則采用車速衰減動力性換檔規(guī)律，即將車速實時檢測結果乘以一小于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），因此得到的換檔車速較原來的換檔車速降低。換檔規(guī)律曲線表現(xiàn)為換檔曲線向車速高的區(qū)域偏移，在同樣的車速下，保證車輛更多的運行在較低的檔位；同時，在車速降低過程中，提前進入較低檔位保證車輛的后備功率和動力性能。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)氣門開度很小。控制目標強調車輛行駛安全性，避免車速過高，同時考慮發(fā)動機反拖制動。車輛下坡時駕駛員往往完全松開油門踏板利用發(fā)動機制動，但松開油門可能會導致升檔，導致發(fā)動機制動效果減弱。因此在下坡時應禁止可能的升檔，如果禁止升檔后車輛仍然加速，迫使駕駛員踩制動踏板時，再降一個檔位以提高發(fā)動機的制動效果，如果降檔后車輛仍然加速，則駕駛員踩制動踏板再降一個檔位，直至利用發(fā)動機制動能夠使車輛作平穩(wěn)的下坡行駛，當坡度很大時則將檔位降至一檔，為避免發(fā)動機超速，只有當發(fā)動機轉速小于某一特定值時才能降檔，利用發(fā)動機進行制動，使駕駛員操縱制動踏板的次數(shù)減少，從而增加了舒適性，也減輕了制動器的負荷，在處于下坡工況時，盡量在低檔工作。 轉彎路段其特征為節(jié)氣門開度減少，并伴有較弱的剎車，隨后帶有方向盤的轉動。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 超車其特征為加速踏板開度增大且節(jié)氣門開度變化率較大?？刂颇繕藶閺娬{車輛的加速性，以盡量減少超車時間。此時電動機啟動，車輛處于混合驅動狀態(tài)。但為保證加速性，希望駕駛員急踩加速踏板時車輛能提前降檔，使動力性增加。根據(jù)降檔車速計算公式： (51)取節(jié)氣門開度8%時換檔規(guī)律的發(fā)散與收斂程度=，節(jié)氣門開度大于37%時選取=，可得到各檔降檔車速。同時的取值還應隨節(jié)氣門開度變化率而改變（表53）。表53 隨節(jié)氣門開度變換率的修正表節(jié)氣門開度變化率（%/s）20304050100 加速特征為加速踏板開度增加但節(jié)氣門開度變化率較小?？刂颇繕耸菑娬{車輛的跟隨性，對加速度要求并不高，采