自动离合器起步接合速度模糊控制研究

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起步意图模糊控制的两个输入分别5个和7 个元素,每一种情况都对应一个规则,例如:如 果Belta=VB且Ebelta=PB,那么Intention=VB, 依次类推,得出起步意图的控制规则如表l,所示。
表1起步意图控制规则
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计算机技术应用
根据上文分析,离合器的接合速度遵循“快一 慢一快”的原则。针对接合过程中的关键阶段,即 “慢”接合阶段,在离合器从动盘转速由O开始 增加时,r值由1开始减小,此时离合器主、从动 盘转速差大,离合器应该缓慢,防止由于接合过 快,引起发动机转速突变。随着接合的完成,离 合器主、从动盘转速差逐渐减小,转速比r也逐 渐减小,接台速度可以逐步提高。另一方面,当 驾驶员意图值大时,接合速度应该快,反之当驾驶 员意图值小时,接合速度应该慢。所以得出了如表 2所示的接合速度控制规则。
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《机电技术》20lO年第4期
计算机技术应用
步时间,应当使离合器迅速接合。在半接合点后, 离合器传递的转矩大于外界阻力矩时,车辆开始 运动:当离合器主、从动盘转速相等后,冲击度 与离合器的接合无关,此时滑磨功为零,应迅速 接合离合器,完成车辆起步。
从以上分析可以看出,第二阶段(BC/CD)是 离合器主、从动盘滑摩及转矩传递逐渐增长阶段, 它是车辆起步控制的关键,而第一、第三阶段和车 辆起步质量关系不大,控制相对容易。滑磨功和冲 击度主要在CD阶段产生,且离合器的结合速度对 这两者的影响较大。离合器的控制问题可归结为离 合器接合位置x,和接合速度V。的控制。
歹50;%=0。 第二阶段:时间从tl到t3,此时由于Z,大于
Z,汽车开始起步,从动部分的角速度M迅速 上升,而发动机的角速度毗由开始上升到B点后 变为迅速下降,到t3时刻,主、从动部分的角速度 达到一致时,离合器的滑磨停止,其整个接合过 程结束。t3为滑磨时间。
通常将车辆从静止到运动的那一刻作为分界 点,这个点(即图上tl点)所对应的离合器接合位 移值被定义为离合器的半接合点。在半接合点以 前,车辆处于静止状态,冲击度为零。为减少起
参考文献: [1】葛安林.车辆自动变速理论与设计[M】.北京:机械工业出版社,1993. 【2】谢先平.汽车自动离合器接合过程控制策略研究【D】.哈尔滨:哈尔滨理工大学,2009. 【3】颜克志,方宗德,张国胜.汽车离合器接合过程中的稳定性分析研究叨.机械科学与技术,2007,26(5);.
【4】任小强.基于蛔TEcH的模糊控制理论应用研究(D].西安;西北工业大学,2006.
计算机技术应用
《机电技术》2010年第4期
自动离合器起步接合速度模糊控制研究
米世生
(上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西柳州545007)
摘要:为了保证汽车起步过程的顺利,确定了离合器起步评价指标,分析了离合器的接合过程,并以此为根据确 定了离合器起步控制策略及控制参数,制定了模糊控制规则表,使用模糊控制软件fIlzzyTECH生成c代码,经离线仿 真表明模糊控制效果良好。
关键词:自动离合器;接合过程;模糊控制 中图分类号:TP273+.4文献标识码:A文章编号:1672—480lf2010)04~013一03
自动离合器的关键技术在于起步控制,由于 汽车行驶过程中的外界环境、驾驶员意图复杂多 变,离合器控制的非线性与机械机构的滞后性, 难以用精确的数学模型表达,传统的PID控制针 对自动离合器的参数多的情况,无法取得满意效 果。模糊控制对非线性、时滞、扰动等影响不敏 感,具有较强的鲁棒性和适应性,采用模糊控制 方法对离合器的起步过程进行模糊控制研究。

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二刊期卜_◆
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图2离合器接合速度控制原理
为了加快项目的进程,模糊策略的实现使用
了德国INFO刚公司开发的模糊系统工程开发工 具fIlz研EcH[4】'它是一种全部用图形接口实现
的、支持模糊系统工程所有设计步骤的
CASE(Compute卜Aided So脚are Engine喇ng)工
离合器主、从动盘转速比用r表示,即 F(w。-w。)/we,当we从零逐渐增加到同步转速时, 转速比r从1降低到0,其基本论域为【0,l】,论域 设为:{+o,+1,+2,+3,+4,+5,+6},模糊 语言变量为:{很小、小、中大、很大},对应的 模糊子集:(VS、S、M、B、vB)。
当油门开度越大且增长越快时,说明驾驶员 意图为快速起步,反之,当油门开度小,且增长 缓慢时,说明驾驶员意图为慢起步。当油门开度 减小很快时,说明应该中止离合器接合,驾驶员 意图为分离。
作用影响能力,就可以实现对带有时延响应的高 度动态过程进行精细调节。 3.1模糊语言定义与控制规则
油门开度用Belta表示,规定在0~80%之间
变化,因此油门开度的基本论域为【0,l】,选取的 论域为:fO,l,2,3,4,5,6,7,8),模糊语 言变量选取为:<非常小、小、中、大、非常大),
对应的模糊子集:(VS、S、M、B、Ⅶ)。
作者简介:米世生(1972年一),男,工程师,研究方向:发动机、变速器、离合器等。
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自动离合器起步接合速度模糊控制研究
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期):
米世生 上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西,柳州,545007
机电技术 MECHANICAL & ELECTRICAL TECHNOLOGY 2010,33(4)
3起步控制策略与实现
由于模糊控制自身具有诸多优点,尤其是在 判断驾驶员的起步意图时,其本身就是一种模糊 概念,很适合用模糊控制来实现。根据控制策略 的要求,采用模糊控制来实现离合器接合速度的 控制,并将离合器的接合控制分为两步。第一步 是对驾驶员操作意图的判断,即判断驾驶员是想 平稳起步,还是想快速起步,主要通过油门开度 Belta与油门开度变化率Ebelta来体现。第二步为 对接合速度的控制,这时需要对离合器主、从动 盘的转速检测,再结合驾驶员的意图共同产生离 合器的接合速度,控制原理【31如图所示。
1 离合器起步评价指标
段产生的摩擦功。可以看出离合器的滑摩功与发
动机转速K和离合器从动盘转速雌有关,这两
个值也是控制策略中需要关注的信号。

2 离合器起步接合过程分析口1
目 毛 ■ ‘




离合器起步评价指标通常用滑磨功和冲击度 来衡量【lJ。
冲击度.,是指车辆纵向加速度口的变化率
(IIl/s3)。起步过程中的冲击度包括两种情况:一 是滑磨过程中由于离合器过快接合产生的冲击;
参考文献(4条) 1.任小强 基于fuzzyTECH的模糊控制理论应用研究 2006
2.颜克志;方宗德;张国胜 汽车离合器接合过程中的稳定性分析研究[期刊论文]-机械科学与技术 2007(05)
3.谢先平 汽车自动离合器接合过程控制策略研究 2009 4.葛安林 车辆自动变速理论与设计 1993
本文链接:/Periodical_jdjs201004004.aspx
1.O 0B n6 04 n2 n0
(1)Belta
4 总结
图4接合速度三维图形
对离合器接合速度进行控制,目的是保证汽 车起步过程中发动机不熄火,减小离合器磨损, 同时具有一定的舒适性。采用模糊控制算法,按 照熟练驾驶员的经验法则制定控制策略。在软件 仿真下,得到了理想的模糊推理接合速度,为下 一步电控单元的开发提供的理论依据。
具。它可以对模糊系统进行模拟和优化,而且可
以很容易地与常规设计和模拟工具相连接。并用
多种方式显示系统的性能,以让用户可以有效的 进行优化选择。它有编码发生器,为了支持现有 的大多数硬件Mcu,所设计的系统可以产生c语 言代码;为了使编码最优化,可以提供工业用单
片机的汇编语言代码。运用实时反馈和在线交互
图l汽车起步时离合器的接合过程
图中AB为空行程阶段,EF为扭矩不再增长 阶段,BE为传递扭矩阶段,BE又可分为BC、 CD、DE三段。由此可以得到离合器不同工况下 的运动方程。
第一阶段:时间从0到t1,由于C,(作用在从 动部分上的摩擦力矩)小于Z(换算到离合器从 动部分上的汽车阻力矩),故从动部分的角速度 "仍为零,汽车不动,但离合器开始滑磨。Z,=0;
滑摩功反映了离合器在接合过程中有多少机
械能转化为摩擦损失,滑摩功越大意味着机械能损 失越大,摩擦副磨损越严重。滑摩功的表达式为
三c=I‘Z心魂+I’毛(也一心)疵 (2)
oI
-2
式中,%为发动机角速度,%为离合器从
动盘角速度,疋,为离合器传递扭矩。式中的第一
项表示的是在克服车辆起步阻力阶段产生的滑摩 功,第二项表示的是自车辆起动到离合器同步阶
二是离合器由滑磨进入同步瞬间产生的冲击。
滑磨过程中产生的冲击度为:
,:堕≈2肚,Jj},.塑.生
J dl|c c翻r dt
(1)
式中,以为离合器传递扭矩与接合位置的线
性 换算系系数数,。艿删为为不离包合括器发接动合机速转度动 ,单量位的为汽珊车【旋I转l/质s。量
fD为主减速器速比,‘为档位速比。从冲击度公式 可以得出影响冲击度的主要因素为离合器接合速 度。
油门变化率用Ebelta表示,基本论域为[一麓31, 论域设为:{.6,.5,_4,.3,.2,.1,0,+l,+2, +3,“,+5,+6},模糊语言变量选取为:(负大、 负中、负小、零、正小、正中、正大),对应的模 糊子集:{NB、NM、NS、O、PS、PM、PB)。
最大接合速度为在保证接合过程中最大冲击 度小于额定值而得到的,即在最大接合速度下接 合时能保证起步的舒适性,但是当驾驶员希望快 速起步时,舒适性则不能完全保证,因为实际中 驾驶员可能在瞬时踏下油门踏板,这时要求离合 器在最短时间内完成接合。经计算知最大接合速 度为20舢【Tl/s,故其基本论域定为[O,20】,论域为: {+0,+l,+2,+3,+4,+5,+6},模糊语言变量 为:{很慢、较慢、慢、中、快、较快、很快}, 对应的模糊子集:(VS、LS、S、M、B、LB、VB)。
表2接合速度控制规则
《机电技术》20lO年第4期
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.6
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.3



(2)Ebelta




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(4)vc 图3输入输出变量隶属度函数
3.2建立隶属度函数 根据以上定义和控制规则,在缸zzyTECH中
建立了模糊控制系统,相应的隶属度函数如图3 所示离合器接合速度三维图形如图4所示,并自 动生成了支持Mcu的c语言文件,同时在 AvRstIldio下对生成的代码进行了离线仿真,给 定输入变量不同的值,模糊控制器根据所制定的 模糊规则,计算各输入变量的隶属度,最后得出 Vc的精确值,软件结构简单。
第二步为对接合速度的控制这时需要对离合器主从动盘的转速检测再结合驾驶员的意图共同产生离合器的接合速度控制原理离合器接合速度控制原理为了加快项目的进程模糊策略的实现使用了德国inform公司开发的模糊系统工程开发工具fuzzytech它是一种全部用图形接口实现的支持模糊系统工程所有设计步骤的casecomputeraidedsoftwa
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