【正文】 只有當(dāng)車速 v′ Vs 。圖 中換檔曲線的修正 量 △ v=f(,a) () 其中， — 當(dāng)前坡度， a— 節(jié)氣門開度。 第六，上坡時(shí)換檔的主要原則是避免頻繁換檔，下坡時(shí)換檔的主要原則是充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的牽阻力作用控制車速。 第五，若不包含當(dāng) f獅行駛環(huán)境的幾種識別結(jié)果的差別在指定的范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)根 據(jù)內(nèi)存的環(huán)境優(yōu)先級，決策識別結(jié)果。 第三， 3個(gè)底層識別子系統(tǒng)只有當(dāng)識別結(jié)果為同‘行駛環(huán)境的次數(shù)超過指定的次數(shù)時(shí)，才向決策層輸出識別結(jié)果。 圖 3． 4對環(huán)境識別的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 該系統(tǒng)環(huán)境識別的工作過程和主要原則 如下： 第一，當(dāng)汽車行駛時(shí)，底層的路面附著、行駛區(qū)域、坡道和彎道識別實(shí)時(shí) 行，當(dāng)汽車停止時(shí)，電控單元記憶當(dāng)前識別結(jié)果，作為下一 次啟動(dòng)時(shí)的行駛環(huán)境。如圖 3． 3 所示 ， 自動(dòng)變速器對行駛環(huán)境識別的結(jié)構(gòu)，對環(huán)境的準(zhǔn)確識別，才能更好的利用混雜控制理論指導(dǎo)換檔。 圖 通常自動(dòng)變速汽車和手動(dòng)變速汽車在坡道上行駛的檔位對比劇 針對以上出現(xiàn)的問題，根據(jù)汽車行駛的外界環(huán)境，合理的利用混雜系統(tǒng)理論，選擇相應(yīng)的換檔規(guī)律，對減輕駕駛員的工作強(qiáng)度、提高汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性都具有重要的意義。在這類特殊的事件 發(fā)生時(shí)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的混雜系統(tǒng)理論指導(dǎo)換檔。圖 3． 3 是自動(dòng)變速器汽車和手動(dòng)變速器汽車以 60km／ h 的速度在平均坡度為 10％的坡道上行駛時(shí)的檔位對比圖 。在此基礎(chǔ)上，可以對標(biāo)準(zhǔn)換檔規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)修正。 汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前的 F，并與自動(dòng)變速器電控單元內(nèi)存的不同坡道 下的 路阻力進(jìn)行比較，就可 以 推知汽車當(dāng)前行駛的坡度大小。在坡度為盧的坡道上行駛時(shí)，汽車所受到的道路阻力 F為 F=Fr+Fs=fmgcos+mgsin () 其中， Fr— 滾動(dòng)阻力， Fs— 坡度阻力， f— 滾動(dòng)阻力系數(shù)， m— 汽車質(zhì)量， g— 重蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 力加速度。坡道的識別可以通過汽車行駛時(shí)所受到道路 阻力的變化來獲得。以車速 v，節(jié)氣門開 度 a，檔位ia作為行駛區(qū) 域的識別參數(shù)，則識別特征矢量可以定義為 x=(xv,xa,xi) () 三種行駛區(qū)域可以用其矢量均值 xj表示， xj=(xjv,xja,xji), (j=1,2,3) () 定義采樣特征矢量為 x′ =(xv′ ,xa′ ,xj′ ) () dj的最小值對應(yīng)的 行駛區(qū)域就是當(dāng)前行駛環(huán)境識別的輸出，即 E0=mindj(x′ , xi), (j=1,2,3) () 坡道和彎道的識別 自動(dòng)變速器在坡道和彎道條件下行駛時(shí)，很容易出現(xiàn)換檔頻繁等問題，這將不僅不能省油或提高動(dòng)力性，可能還會(huì)由于換檔時(shí)的無用能力消耗和動(dòng)力切斷時(shí)間比例過高而損失汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，同時(shí)頻繁換檔還將加劇傳動(dòng)系和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部件磨損。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 3． 2驅(qū)動(dòng)輪速度變化過程 行駛區(qū)域的識別 不同的行駛區(qū)域具有不同的道路結(jié)構(gòu)特征和交通流特征。圖中點(diǎn) b 是驅(qū)動(dòng)輪速度最大的點(diǎn)，點(diǎn) c 和點(diǎn) b 的時(shí)間間隔是 △ t。雖然驅(qū)動(dòng)輪的速度可能會(huì)由于系統(tǒng)慣性短時(shí)增加，但很快就會(huì)回落。 表 3． 1路面附著劃分 通過安裝在前后輪上的 4 個(gè)輪速傳感器可以實(shí)現(xiàn)對路面附著的識別。按照路面附著系數(shù)的不 同，將常見路面分為極低附著系數(shù)路面、低附著系數(shù)路面、高附著系數(shù)路面三種類型。為了便于自動(dòng)換檔系統(tǒng)對行駛環(huán)境的識別，本文建立了一種梯階的行駛環(huán)境識別體系，底層由路面附著的識別，行駛區(qū)域的識別，坡道、彎道識別 3個(gè)平行的部分組成，進(jìn)行實(shí)時(shí)識別 。 汽車的行駛環(huán)境差別很大，不僅路面類型復(fù)雜多樣，有上坡、下坡、轉(zhuǎn) 彎等，同樣的路麗類型條件下，因交通流狀況 (車多，人多 )，路面狀況 (濕滑、泥濘 )的差異，對換檔的要求也有很大的差別。 3 汽車自動(dòng)變速器對環(huán)境的識別 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 自動(dòng)變速器已成為一種成熟的商業(yè)產(chǎn)品，以車速和節(jié)氣門開度作為換檔控制參數(shù)，根據(jù)平路行駛時(shí)確定的最佳燃油經(jīng)濟(jì)性或最佳動(dòng)力性換檔規(guī)律進(jìn)行換檔。 顯然，活動(dòng)掃描法由于包含了對事件發(fā)生時(shí)間的掃描，因 而它也具有事件調(diào)度法的功能。 設(shè) Da（ s） 表示 a 在系統(tǒng)狀態(tài) s 下 的條件是否滿足 (Da（ s） =ture 則表示滿足， Da（ s） =faise 表示不滿足 )， ta 表示成分 a 的狀態(tài)下發(fā)生變化的時(shí)刻，活動(dòng)掃描法每一步要對系統(tǒng)中的所有主動(dòng)成分進(jìn)行掃描，當(dāng)： （ 1） ta ≤當(dāng)前的時(shí)間值； （ 2） Da（ s） =ture； 時(shí)，執(zhí)行該成分 a的活動(dòng)子例程。 活動(dòng)掃描法是針對具有上述特點(diǎn)的系統(tǒng)產(chǎn)生的。在這種情況下，采用事件調(diào)度法策略建模則顯示出這種策略的弱點(diǎn)。在每一類事件處理子程 序中，除了要修改系統(tǒng)的有關(guān)狀態(tài)外，還要預(yù)定本類事件的下一事件將要發(fā)生的時(shí)間，這種策略對于活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的確定性 (服從某種分布的隨機(jī)變量 )較強(qiáng)的系統(tǒng)時(shí)比較方便的。因此，從本質(zhì)上來說，事件調(diào)度法是一種“預(yù)定事件發(fā)生時(shí)間”的策略。 事件調(diào)度法中的依據(jù)準(zhǔn)則為 : t(s)=min{ta∣ a∈ CA } () 而該事件發(fā)生的任何條件的測試則必須在該事件處理程序內(nèi)部去處理。在事件調(diào)度法 中，一般將主動(dòng)成分也同時(shí)視為被動(dòng)成分，以便接受其他主動(dòng)成分的作用。 每個(gè)主動(dòng)成分 a∈ CP 的影響受主在 a 作用下其狀態(tài)變化的描述，稱為事件處理流程。 被動(dòng)成分的狀態(tài)變化只有在主動(dòng)成分作用下才能發(fā)生，其發(fā)生事件由主動(dòng)成分來確定，不需要時(shí)間變量。 sa 下一變化時(shí)刻的事件變量 ta。 下面給出這種策略的菲形式描述： 成分集合 C={a1,a2,. ..,an } () 主動(dòng)成分子集 CA={a1 ,a2 ,. ..,am } () 被動(dòng)成分子集 CP={am+1,am+2 ,...,an } () 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 描述每一主動(dòng)成分 a∈ CP的變量。模型中設(shè)有一個(gè)事件控制成分，該成分從事件表中選擇具有最早發(fā)生時(shí)間的事件，調(diào)用相應(yīng)的 事件處理模塊，贏到該事件處理完成。用事件的觀點(diǎn)來分析真實(shí)系統(tǒng)，通過定義事件及每個(gè)事件發(fā)生對系統(tǒng)狀態(tài)的變化，按時(shí)間順序確定并執(zhí)行每個(gè)事件發(fā)生時(shí)有關(guān)的邏輯關(guān)系，這就是事件調(diào)度法的基本思想。 1．事件調(diào)度法。 參數(shù) (屬性 )集合 P={P1 ,P2 ,... Pr} () ta成分 a的狀態(tài)下以發(fā)生變化的時(shí)刻，值 域?yàn)?{R+(0,∞) }。 被動(dòng)成分集合， CP={a1 ,a2 ,. . .,al } () ak是第 k個(gè)成分分量 (1kl,ln) 顯然，一個(gè)模型中， n=(m + l)。 一 個(gè)系統(tǒng)的非形式模型描述包括定義成分，描述變量及成分間的相互關(guān)系。 3．成分間的相互關(guān)系：描述成分之間相互影響的規(guī)則。 被動(dòng)成分 (Passive— type Component)：本身不能激發(fā)活動(dòng)，只有在主動(dòng)成分作用下才產(chǎn)生狀態(tài)變化。 主動(dòng)成分 (Active． Type Component)：可以主動(dòng)產(chǎn)生活動(dòng)的成分。在這里，采用模型非形式描述。 離散時(shí)間系統(tǒng)策略 模型作為系統(tǒng)的規(guī)范，兩者之間既有聯(lián)系的一方面，也有其區(qū)別的一方面。 進(jìn)程由若干個(gè)事件及若干活動(dòng)組成， 1一個(gè)進(jìn)程描述了它所包含的事件及活動(dòng)間的相互邏輯關(guān)系及時(shí)序關(guān)系。 離散事件系統(tǒng)中的活動(dòng)，用于表示兩個(gè)可以區(qū)分的事件之問的過程，它標(biāo)志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。在系統(tǒng)中，是依靠事件來驅(qū)動(dòng)的。為了實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中的事件進(jìn)行管理，仿真模型中必須建立事件表。從某種意義上說，這類系統(tǒng)是由事件來驅(qū)動(dòng)的。 描述離散事件系統(tǒng)的另一個(gè)重要概念就是“事件”。在變速器系統(tǒng)中，出現(xiàn)的紅燈，行人等就是臨時(shí)實(shí)體。在變速器系統(tǒng)中，汽車自動(dòng)變速器和駕駛員就是永久性實(shí)體。只要系統(tǒng)處于活動(dòng)狀態(tài)，這些實(shí)體就存在。這類實(shí)體由系統(tǒng)外部到達(dá)系統(tǒng)，最終離開系統(tǒng)。在離散事件系統(tǒng)中的實(shí)體分為兩大類： I臨時(shí)實(shí)體及永久性實(shí)體。 。針對離散系統(tǒng)部分，在混雜系統(tǒng)理論中，有 很特殊的處理方法和策略。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 混雜系統(tǒng)控制算法 混雜系統(tǒng)，包含連續(xù)的控制系統(tǒng)和離散的控制系統(tǒng)。這些信號會(huì)對汽車自動(dòng)變速器的狀態(tài)產(chǎn)生影響。把系統(tǒng)的連續(xù)信號和離散信號分開討論，并且不存在耦合情況。 圖 由上圖可以看到，轉(zhuǎn)速，車速 ，油溫，節(jié)氣門等都是連續(xù)的信號，而多功能開關(guān)屬于丌天量信號，或者屬于數(shù)字信號。將系統(tǒng)分為連續(xù)控制模型和離散控制模型，各自有相應(yīng)的輸入接口，輸出接口。 圖 層次結(jié)構(gòu)模型圖 電控自動(dòng)變速器混雜系統(tǒng)模型 對于實(shí)際研究的自動(dòng)變速器這一混雜系統(tǒng)，必須建立模型對其分析，具體分析見第 4章的詳細(xì)說明。低層的連續(xù)控制器檢驗(yàn)每一動(dòng)態(tài)子系統(tǒng)，以提供標(biāo)淮的跟蹤特性； l二級的離散控制器監(jiān)控、解決沖突、執(zhí)行計(jì)劃安排等任務(wù)。接口界面部分：事件生成器 (generator)將連續(xù)變量轉(zhuǎn)化為離散變量，執(zhí)行器 (actor)將離散變量轉(zhuǎn)換為受控對象的連續(xù)輸入信號；連續(xù)動(dòng)態(tài)部分指對象的連續(xù)動(dòng)力學(xué)方程的描述。 層次結(jié)構(gòu)模型 I” ]是最早由 Antsalis等提出用來分析混雜系統(tǒng)的一種方法：蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 系統(tǒng)模型可分為三部分：離散事件部分、接口界面部分和連續(xù)動(dòng)態(tài)部分。對系統(tǒng)的優(yōu)化表現(xiàn)為定性和定量雙重指標(biāo)下的集成優(yōu)化。 3．離散事件發(fā)生在離散時(shí)刻，具有順序、選擇、并發(fā)的特色，狀態(tài)呈階段性、間歇性跳躍變化，動(dòng)態(tài)特征顯著。 2．混雜控制系統(tǒng)的研究起源于以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的混雜控制系統(tǒng)，由于混雜控制系統(tǒng)的對象、環(huán)境和任務(wù)的復(fù)雜性，由于關(guān)聯(lián)動(dòng)態(tài)的多樣性和并發(fā) 分布式，其控制模態(tài)的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)是分布式的。而離散狀態(tài)的變化又改變著連續(xù)變量服從的動(dòng)態(tài)規(guī)律。在每一個(gè)運(yùn)行模態(tài)下，混雜系統(tǒng)的局部連續(xù)動(dòng)態(tài)遵循某一受連續(xù) (或離散 )事件驅(qū)動(dòng)的連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)CVDS)演化規(guī)律，當(dāng)某使能條件滿足時(shí)，激活運(yùn)行模態(tài)轉(zhuǎn)移事件。這兩種方法都過于保守 。“聚合”法將整個(gè)系統(tǒng)斤成離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng) (如自動(dòng)機(jī) )的某種擴(kuò)展，只考慮系統(tǒng)的聚合動(dòng)態(tài)特性，通過對連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間進(jìn)行分區(qū)來實(shí)現(xiàn)。因此把包括被控對象執(zhí)行器和發(fā)生器在內(nèi)的部分稱為離散事件部分，而整個(gè)模型 總稱為離散事件系統(tǒng)對象模型。這部分由執(zhí)行器和發(fā)生器組成。由圖中可看出混雜系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成： (1)被控對象部分，一般用微分方程描述，其動(dòng)態(tài)行為模式根據(jù)上層離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)輸出的控制指令發(fā)生改變； (2)控制器部分：一般用自動(dòng)豐幾、 Pelri 網(wǎng)、馬爾可夫過程或某種邏輯程序語言來描述。這類系統(tǒng)可以說是“本質(zhì)混雜”的，處理起來要難的多。典型的例子如計(jì)算機(jī)磁盤讀取，其尋跡和譯碼過程是混在一起的。另一類系統(tǒng)稱為關(guān)系型或緊耦合的，其中兩 種運(yùn)動(dòng)模式交互作用、密不可分，控制器同時(shí)處理并發(fā)出符號量和連續(xù)量兩種信息。連續(xù)部分的運(yùn)動(dòng)可以用傳統(tǒng)的微分／差分方程來描述，僅在達(dá)到某些條件時(shí)，由符號量 (事件 )控制而改變運(yùn)動(dòng)模式。 混雜系統(tǒng)按其“離散”和“連續(xù)”部分的耦合程度和方式可以分為兩大類。因此，踩油門這一動(dòng)作也不是連續(xù)的，是間斷的離散處理。對油門而言，汽車在運(yùn)行中，駕駛員要一直踩油門。動(dòng)作，并不是一直踩，或者一直不踩。方向盤等來對汽車進(jìn)行操作。在汽車行駛這 1整個(gè)過程中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行的狀態(tài)，是實(shí)際的連續(xù)過程。而對路況而言，也不可能是一路平地，總會(huì)遇到上坡段，下坡段，有些地方會(huì)出現(xiàn)汽渡，收費(fèi)亭，轉(zhuǎn)彎，大橋等特殊情況。對于汽車而言，在馬路上行駛，不可能是不停頓的行駛，也不可能是不會(huì)動(dòng)的停止。W的理論框架，但在控制方式、計(jì)算復(fù)雜性等方 面做了較大改進(jìn)，由此導(dǎo)出一種微工廠 (MF)的概念，其中核心是一種控制編程環(huán)境，用以支持實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)的快速開發(fā)和可靠的 CAD?，F(xiàn)改為一臺具多處理功能的設(shè)備可按邏輯順序完成所有任務(wù)，避免了裝卸、傳送等問題。 1991 年 6 月 ACC 會(huì)議之后，在麻州 Amherst 舉行了一個(gè) DEDS(動(dòng)態(tài)離散系統(tǒng) )討論會(huì) ，其中介紹了若干應(yīng)用例： 1． FMS 的生產(chǎn)流量控制和切換調(diào)度 (Caramanis)，包括遞階層次分群、 HP型流量控制和分布式反饋調(diào)度； 2． (g， S)庫存系統(tǒng)擾動(dòng)分析 (M， Fu)； 3．智能車