驾驶员风格自适应的离合器最优控制研究

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提高车辆起步能力、改善其起步舒适性是进一步提升AMT车辆综合性能的关键因素之一;同时,提高车辆对人的适应性,是汽车变速技术从自动化向个性化和智能化发展的必然历程。为了解决以上两个问题,本文进行了驾驶员风格自适应的离合器最优控制研究。车辆仿真模型是控制策略研究的基础。本文的研究对象是干式离合器,首先介绍了离合器在传动系中的作用以及为了实现这些作用所设计的结构和工作原理;针对离合器滑摩时的转矩公式,具体分析了两个重要的参数:压紧力和摩擦系数,从而得到滑摩时离合器传递转矩与分离轴承的位置关系;分析了车辆在起步过程的不同阶段中离合器主从、动部分的转速和转矩关系;同时,离合器传递转矩还受它所能传递的最大转矩、发动机输出转矩的限制;最终得到起步过程的不同阶段中,离合器传递转矩随分离轴承位置的变化关系。此外,为了便于对起步性能进行观察,还建立了发动机转矩模型和车辆行驶阻力矩模型。为了保证车辆起步的快速性和平顺性,首先通过分析车辆起步性能的各个评价指标和影响因素可知,对起步性能的控制可以归结为对离合器传递转矩的控制,即对离合器分离轴承位移的控制。由于车辆起步时对离合器的控制属于多目标的控制问题,所以更加适合采取最优控制算法。本文构建了关于滑摩时间、滑摩功和冲击度的车辆起步综合性能泛函,选定控制变量,采用极小值原理求解,设计了离合器在起步过程中的线性二次型最优控制器。但最优控制中的权系数,在以往的文献中都是由设计者主观自行选定的,没有明确依据,所以为了研究权系数对车辆起步性能的影响,先通过层次分析法确定了极端驾驶员风格下权系数的边界值,然后通过大量仿真试验研究了权系数在边界值内变化时对车辆起步性能评价指标的影响情况,为起步过程中的离合器控制对驾驶员风格的自适应做了铺垫。本文研究的是车辆起步时对离合器的控制,通过正交试验选出对起步意图影响最大的三个因素作为短时意图识别模型的输入,建立模糊逻辑模型对起步意图进行识别及量化;由于现有基于起步意图的起步控制策略的不足之处,本文采用驾驶员风格作为控制器设计的依据,在驾驶员风格识别模型的基础上提出用起步意图修正驾驶员风格的方法,并以修正后的驾驶员风格作为起步控制的依据,设计驾驶员风格自适应的最优控制器,获得能够自适应驾驶员不同风格的离合器分离轴承控制规律,进一步得到不同风格驾驶员需求的车辆性能。通过仿真试验验证了所设计控制器的有效性。
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