【文章內(nèi)容簡介】 題離合器的控制。離合器從分離到結(jié)合共經(jīng)歷圖7所示的三個階段，其中第一階段是消除離合器內(nèi)摩擦片分離的間隙，不傳遞扭矩。為了起步快速和減少換擋功率中斷的時間，保證乘客舒適性和減少傳動系中的沖擊載荷，第二階段應盡可能的慢，但從離合器的使用壽命來看，希望滑摩時間盡可能的短，顯然這兩方面的要求是矛盾的。第三階段是結(jié)合完成階段，所傳遞的扭矩最大，為了確保可靠的結(jié)合，這一階段應盡可能的快。 離合器控制的重要方面就是要適當?shù)目刂破溽尫判谐?，以達到最佳的性能，其中最關(guān)鍵的是對第二階段的控制，通常是用汽車縱向減速度對時間的導數(shù)來衡量結(jié)合的平順性和柔和性，并考慮不同頻率成分對人的影響的差別，構(gòu)成關(guān)于乘坐舒適性和沖擊大小的目標函數(shù)。這兩個目標是互相矛盾的，因此，我們綜合考慮油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、擋位與車速、道路坡度與汽車載荷等因素，在這兩個互相矛盾的目標之間尋求到某種最佳綜合性能的協(xié)調(diào)。通過多目標函數(shù)的模糊評價可構(gòu)成單目標的優(yōu)化問題，從而解出離合器最佳的釋放規(guī)律。圖8是某自動控制離合器的結(jié)合過程(即釋放行程規(guī)律)體現(xiàn)了前述的二快一慢的要求，對比試驗表明，按上述最佳規(guī)律控制離合器比手操縱明顯減小發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變動量，%，可見，優(yōu)化控制規(guī)律達到了提高離合器扭矩性、乘坐舒適性和降低傳動系統(tǒng)動載荷的目的。接合平順性和柔和性的評價通常是用汽車縱向減速度對時間的導數(shù)來衡量結(jié)合的平順性和柔和性，并考慮不同頻率成分對人的影響的差別，構(gòu)成關(guān)于乘坐舒適性和沖擊大小的目標函數(shù)乘坐舒適性和沖擊大小通過多目標函數(shù)的模糊評價可構(gòu)成單目標的優(yōu)化問題電子控制單元坡道輔助起動裝置坡道輔助起動裝置。為了使在坡道上起動時容易操縱油門踏板和制動器之間的相互配合，不致發(fā)生因油門跟不上而倒溜坡，或制動器作用太早使發(fā)動機熄火，所以為提高安全性而增設了坡道助起動裝置(HSA一Hill StartingAid)。在制動系統(tǒng)中添置電磁逆止閥可使制動停止時工作，以保持輪缸系統(tǒng)的制動力，而在起動時釋放。HSA系統(tǒng)示于圖11。4巡航控制系統(tǒng)自動巡航定義汽車自動巡航即指汽車在高速公路上行駛時,駕駛員不需踏加速踏板,巡航控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員設定的目標車速和車輛行駛阻力的變化自動調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度,僅調(diào)節(jié)節(jié)氣門不能達到上述目的,車輛須進行自動選 換擋[1~3]. 本文在已建立 AMT 車輛巡航控制模型的基礎上進行了車輛巡航控制試驗. 試驗均在裝有AMT 系統(tǒng)的桑塔納 2000 、降擋 制動 加速減速 道路阻力 環(huán)境和載重發(fā)生變化等過程中,車輛所受阻力的動態(tài)變化, 真實再現(xiàn)汽車巡航行駛所受的各種阻力, 本文采用了計算機預測動態(tài)電加載技術(shù), 在試驗臺巡航試驗和路上實車巡航試驗中均取得了較滿意的效果. 模型的建立主要是對汽車在運行過程中的受力進行了分析計算車輛巡航控制系統(tǒng)的設計主要包括建立控制模型以及硬件和軟件的可靠性、抗干擾性設計。AMT車輛巡航控制系統(tǒng)的主要功能如下: (l)恒速行駛功能 汽車自動巡航即指當汽車在高速公路上行駛時，啟動巡航控制主開關(guān)后，駕駛員即使不踏加速踏板，汽車仍可以按駕駛員所希望的車速自動保持行駛的功能，這是巡航控制系統(tǒng)最基本的功能。 (2)加速、減速功能及設定功能 車輛處于巡航行駛狀態(tài)時，若持續(xù)按下恢復開關(guān)，則在此期間速度增加，一旦不按恢復開關(guān)，車輛就以那一時刻車速恒速行駛，此為加速功能。同樣，在此期間減速，在以手脫離恢復開關(guān)時的車速恒速行駛，此為減速功能。駕駛員還可以直接通過設定開關(guān)輸人希望的巡航車速。 (3)解除、恢復功能 如果踏下制動踏板或是操縱巡航控制主開關(guān)，則可自動解除巡航功能。如果因制動解除巡航行駛，則重新按下恢復開關(guān)，即可恢復解除前的巡航車速。 (4)自動選、換擋功能 在巡航行駛期間，隨著道路坡度的變化以及汽車行駛所可能遇到的阻力，車輛自動變換油門開度或自動進行擋位轉(zhuǎn)換，以按存儲在微機內(nèi)的最佳燃料經(jīng)濟性規(guī)律或動力性規(guī)律穩(wěn)定行駛。(5)防止誤操作及報警功能 在不具備巡航條件的情況下，例如車輛在起步階段或擋位在三擋以下等，駕駛員啟動了巡航控制主開關(guān)。巡航控制系統(tǒng)應防止類似的誤操作并具有報警功能。[三擋以下不啟動巡航功能]AMT巡航控制的處理方法采用PID進行巡航控制A 采用PID進行巡航控制研究。結(jié)果：車速控制精度不高和控制系統(tǒng)的魯棒性及適應性不理想。B 模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論。 結(jié)果：模糊技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)合，可以大大拓寬神經(jīng)網(wǎng)絡處理信息的范圍和能力。而用神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)進行模糊信息處理，則使得模糊規(guī)則自動提取及模糊隸屬函數(shù)的自動生成和在線調(diào)節(jié)有可能得以實現(xiàn)。二者的共同特點是不需要建立被控對象的精確數(shù)學模型。根據(jù)速度和速度差來控制節(jié)氣門開度以及在特殊情況下自動調(diào)節(jié)擋位。車輛巡航控制系統(tǒng)程序設計AMT車輛巡航控制系統(tǒng)抗干擾措施AMT執(zhí)行單元液壓操縱控制液壓系統(tǒng)根據(jù)電控單元的指令控制電磁閥，使執(zhí)行機構(gòu)自動地完成離合器分離、接合和變速器選、換擋等動作。 液壓油源的工作：系統(tǒng)中工作油液壓力不足時，由壓力繼電器發(fā)出信號，啟動液壓泵吸油并向系統(tǒng)提供壓力油，壓力油存儲在蓄能器中。在壓力升高至設定值后，由壓力繼電器發(fā)出信號使液壓泵停止工作。選、換擋和離合器操縱機構(gòu)的液壓油源由蓄能器提供。系統(tǒng)的工作情況：旋轉(zhuǎn)電門鑰匙通電后，系統(tǒng)首先給換擋和選擋油缸兩端加壓，確認變速器是在空擋位置，然后發(fā)動機方可起動；在駕駛員發(fā)出前進或倒車指令后，離合器油缸首先進油，離合器分離，選擋油缸一端加壓進行選擋，換擋油缸再加壓進行換擋，最后放油閥脈寬調(diào)制將離合器油缸內(nèi)的液壓油釋放，離合器緩慢接合。氣動操縱控制 氣動系統(tǒng)也是根據(jù)電控單元的指令控制電磁閥，使執(zhí)行機構(gòu)自動地完成離合器分離、接合和變速器選、換擋等動作的。 氣動能源的工作：因車上有現(xiàn)成的儲氣罐，氣動能源可以直接由儲氣罐提供，不再需要額外的電機油泵等能源裝置。 系統(tǒng)的工作情況：這一部分工作情況與液壓系統(tǒng)基本相同。電機操縱控制 用3個直流電機實現(xiàn)選換擋和離合器的操縱，電機根據(jù)電控單元的指令控制執(zhí)行機構(gòu)，自動地完成離合器分離、接合和變速器選、換擋等動作。 電機的工作：ECU發(fā)出選換擋指令控制電機的動作，電機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)選擋、換擋和離合器的分離與結(jié)合。用電機控制執(zhí)行機構(gòu)的特點是節(jié)約能量，在系統(tǒng)不需要換擋時系統(tǒng)給電機斷電，只有當需要選換擋時才給電機供電，另外結(jié)構(gòu)比較簡單。缺點是：電機的執(zhí)行動作沒有液壓系統(tǒng)精確，而且選換擋的動作比較遲緩，對于選換擋速度不需要太快的情況下可以使用電機進行驅(qū)動；系統(tǒng)的調(diào)試對于批量生產(chǎn)有一定的難度。 系統(tǒng)的工作情況：旋轉(zhuǎn)電門鑰匙通電后，系統(tǒng)首先給換擋和選擋電機供電，確認變速箱是在空擋位置，然后發(fā)動機方可啟動；在駕駛員發(fā)出前進或倒車指令后，首先控制離合器的電機動作使離合器分離并保持，選擋電機進行選擋，換擋電機進行換擋，最后，通過控制離合器的電機動作使離合器緩慢接合。5 AMT換擋過程中發(fā)動機的控制控制發(fā)動機的目的節(jié)省燃油、降低發(fā)動機噪聲、提高換擋平順性和減少離合器滑磨[問題的提出：最速控制和模糊控制Fuzzy一Bang Bang雙模態(tài)發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制算法最速控制——時間最優(yōu)控制，又稱為Bang Bang控制]控制發(fā)動機困難是原因：由于發(fā)動機是一個高度非線性、大慣量、參數(shù)時變和易受干擾的復雜系統(tǒng)，同時自動換擋過程時間較短，這對發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制提出了才很高的要求。發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速的確定完全分離——開始接合——空載狀態(tài)A 轉(zhuǎn)速過高——燃油浪費、發(fā)動機轟響B(tài) 轉(zhuǎn)速過低——離合器接合使會因整車慣性反拖發(fā)動機，產(chǎn)生后坐感，影響平順性。解決辦法——目標轉(zhuǎn)速的提出——假設換擋前后瞬間車速基本不變 (因換擋時間很短，汽車慣性大)，以剛掛入新?lián)鹾蟮妮斎胼S轉(zhuǎn)速作為發(fā)動機控制的目標轉(zhuǎn)速可避免上述缺陷。雙模態(tài)控制器的控制方法綜合最速控制及模糊控制的優(yōu)點，采用一個Fuzzy一Bang Bang雙模態(tài)控制器(如圖2)來控制換擋過程中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速:通過模態(tài)決策機制，當發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差較大時采用最速控制使發(fā)動機轉(zhuǎn)速盡快地接近其目標轉(zhuǎn)速，當偏差較小時采用模糊控制提高控制系統(tǒng)的魯棒性及控制精度。AMT換擋過程發(fā)動機轉(zhuǎn)速FuzzyBang AMT發(fā)動機控制（柔性控制與剛性控制）AMT剛性控制——加速踏板與油門之間是固定的機械聯(lián)接，無需外加油門執(zhí)行機構(gòu)，所以必須在換擋過程中采用某種附加形式控制發(fā)動機（例如控制發(fā)動機的點火或噴射裝置的噴油量)才能實現(xiàn)自動變速。AMT柔性控制——柔性控制結(jié)構(gòu)中加速踏板與油門是分開，只控制與其相聯(lián)的傳感器，從而將駕駛員意圖轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸入給ECU（電控單元)。正常行駛時由ECU按其一定的比例控制油門開度，而在換擋過程中，則按要求編制的程序指令通過油門執(zhí)行機構(gòu)動作來控制發(fā)動機，‘電子油門”就是柔性結(jié)構(gòu)的典型例子。圖1所示為柔性控制結(jié)構(gòu)AMT系統(tǒng)原理圖?！澳壳捌毡槭褂玫氖侨嵝钥刂平Y(jié)構(gòu)Drive一By一Wire，DBW)的AMT”一般,在電噴發(fā)動機上實行剛性ＡＭＴ結(jié)構(gòu)見圖1。在化油器發(fā)動機上實行柔性ＡＭＴ結(jié)構(gòu)見圖2。6 發(fā)動機與變速器的匹配參考6 AMT與其它自動變速器的比較AMT系統(tǒng)的優(yōu)缺點 AMT 和手動變速器的區(qū)別主要是 AMT在變速 器和換擋手柄之間取消了機械連接，變速器完全實 現(xiàn)線控。這種方式較傳統(tǒng)的換擋手柄的機械傳動方 式提供了更多的換擋手柄的設計方式。 與 AT 相比，AMT 系統(tǒng)的價格稍微便宜。至于附 加的元件，變速器實現(xiàn)自動化要增加10%的質(zhì)量。 AMT的主要缺點是換擋舒適性不好，并且在換 擋過程中產(chǎn)生動力中斷，使得在換擋過程中加速性 能不好，特別是在駕駛員要求急加速的情況下更明 顯。而且當前市場上的AMT 沒有失效安全保護模 式，系統(tǒng)失效將導致車輛不能行駛。AMT的系統(tǒng)介紹AMT的機械結(jié)構(gòu)原理電控機械式自動變速器（定義、優(yōu)點、國家發(fā)展動態(tài)）是自動變速器的一種,它在原有固定軸式齒輪變速箱的基礎上,把選、換擋和離合器及發(fā)動機油門的操縱控制自動化。與液力機械式自動變速器和機械式無級變速器相比,它具有傳動效率高,成本低,易制造的優(yōu)點。從世界范圍來看,它是自動變速的一個重要發(fā)展方向。我們認為,AMT也適合我國的國情?！啊逼陂g,“電控機械式自動變速箱”被列為國家火炬預備計劃,“”期間,它的研究、開發(fā)和產(chǎn)品化被列為國家“”科技攻關(guān)項目。AMT工作控制原理AMT根據(jù)駕駛員的意圖(油門開度)和車輛的運動狀態(tài)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位),依據(jù)從眾多熟練駕駛員中歸納出的駕駛方法(換擋規(guī)律、離合器接合規(guī)律),借助于相應的執(zhí)行機構(gòu)(油門執(zhí)行機構(gòu)、離合器執(zhí)行機構(gòu)、選換擋執(zhí)行機構(gòu)),對車輛(發(fā)動機、離合器、變速器)進行自動操縱。AMT電控系統(tǒng)由下列4部分組成,如圖1所示。1)被控對象,包括發(fā)動機、離合器和變速器。2)執(zhí)行機構(gòu),包括步進電機、電磁閥(普通電磁閥和高速電磁閥)、液壓缸(離合器作動缸和選、換擋油缸)步進電機、繼電器等。[我們采用哪種執(zhí)行方式]3)傳感器,包括速度傳感器(發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器)、油門開度傳感器、溫度傳感器、擋位傳感器等。4)電控單元(ECU),包括CPU、ROM、RAM、I/O接口等。程序及數(shù)據(jù)存儲單元、驅(qū)動電路單元，顯示單元、巡航控制單元、電源單元。AMT的執(zhí)行機構(gòu)由選、換擋執(zhí)行機構(gòu),離合器執(zhí)行機構(gòu),油門執(zhí)行機構(gòu)組成(剛性AMT不需油門執(zhí)行機構(gòu))。油門執(zhí)行機構(gòu)一般采用步進電機或磁電式電機驅(qū)動油門。選、換擋和離合器執(zhí)行機構(gòu)有氣動式和液動式兩種,如果車輛原有氣壓系統(tǒng),則用氣動方案可共用氣源,使成本降低?！　MT是一個以換擋規(guī)律和離合器接合規(guī)律為核心的自控系統(tǒng),通過對選、換擋、離合器和油門執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)控制,高質(zhì)量地實現(xiàn)起步和換擋自動化,實現(xiàn)方便駕駛機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品。AMT的開發(fā)內(nèi)容1)換擋規(guī)律和離合器接合規(guī)律的制定。2)選、換擋,離合器,油門的協(xié)調(diào)控制。3)系統(tǒng)的可靠性技術(shù),包括ECU的抗干擾技術(shù)診斷與容錯措施的確定。4)臺架試驗與道路試驗。是否還應該包括模型的建立與仿真，ECU系統(tǒng)的設計與開發(fā)？AMT開發(fā)的技術(shù)體系可歸納為如圖3所示[1]。AMT的試驗技術(shù)AMT開發(fā)過程的高難度決定了試驗的重要性,試驗包括道路試驗和臺架試驗。臺架試驗條件可控、成本低,重復性好,便于測試。AMT的自動加載自動換擋試驗臺架有兩大類,一類帶慣性飛輪組,通過慣性飛輪的不同組合來模擬實際慣性。另一類是取消慣性飛輪組的電加載試驗臺,用電信號來模擬慣性力在內(nèi)的實際動態(tài)載荷。國外和國內(nèi)引進的動態(tài)電加載試驗臺一般能對發(fā)動機、變速器以及傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能以及整個動力系統(tǒng)的性能進行測試研究[7～10],但這些試驗臺價格十分昂貴。如果可以采用一般的測功器,利用適宜的方法來模擬自動變速器在實際使用過程中的各種受力狀態(tài),研究出低成本、高效益的自動變速器動態(tài)電加載試驗臺,則可為AMT開發(fā)提供良好的前提,是AMT開發(fā)過程中需要解決的關(guān)鍵問題之一。換擋時序的調(diào)整換擋時序是發(fā)動機、離合器、變速器三者協(xié)調(diào)動作的時序,它們的配合情況對換擋時間有很大的影響。AMT與AT的性能比較由于AMT是靠離合器的分、合來切斷和傳遞動力的，沒有液離變矩器式自動變速器（AT）在起步、換擋過程中能夠通過液離變矩器緩和振動與沖擊的優(yōu)越條件。[‘葛安林 車輛自動變速理論與設計 北京總機械工業(yè)出版社 ]機械式自動變速器的原理固定軸式齒輪變速器是實現(xiàn)有級排擋的傳統(tǒng)機構(gòu),以其效率高,成本低,生產(chǎn)工藝成熟的特點而獲得廣泛應用。它從滑動齒輪變速開始,經(jīng)過多齒的齒套嚙合,進而廣泛采用同步器變速。但這種變速存在著換擋困難,動力中斷以及駕駛員水平對車輛行駛性能有較大影響等缺陷。所以人們總期望在同步變速基礎上實現(xiàn)自動化。微機的出現(xiàn)和發(fā)展,提供了對其合理控制并進行起步、換擋的可能。用先進的電子技術(shù)改造傳統(tǒng)的手動變速器使其自動化,不僅保留了原齒輪變速器效率高,成本低