液力机械式自动变速器（Automatic Transmission,以下简称AT变速器）的换挡品质是影响传动系统寿命、燃油效率、驾驶舒适性和道路适配性的主要因素,决定了其在工程上的应用与推广。本文以“6+2速自动变速器及控制器的设计与优化”项目为依托,开展矿用车辆换挡品质优化研究。以实现保护车辆传动系统,提高离合器寿命与驾驶舒适度为目标,对换挡冲击度、滑摩功和换挡时机三个主要换挡品质性能指标进行优化,构建传动系统动力学模型,优化单切换换挡过程中离合器油压轨迹,解决离合器相对转速轨迹跟踪问题,开展双切换换挡中两组离合器搭接配合的多目标优化控制仿真实验。本文以AT变速器中的行星轮系为核心,结合拉格朗日方法和Stribeck摩擦模型,对矿用车辆传动系统中的动力输入模块、行星轮系模块、电液控制系统模块和动力输出模块分别进行动力学建模,得到AT变速器换挡过程动力学仿真模型。基于仿真模型,对矿用车辆车速和油门开度为参数的经济性换挡规律进行车辆载重和道路坡度信息修正,并采用动态规划算法（Dynamic Programming,DP）求解矿用车辆在某典型矿山已知工况下的全局最优换挡规律,实现了降低燃油消耗和换挡次数的目标。基于假设条件分析了多质量、多自由度动力升挡的机械传动模型,本文推导了单切换动力升挡中低挡相、转矩相、惯性相和高挡相各阶段转换过程中刚性轴扭矩随离合器油压变化的控制方程,得到了各相的冲击度和滑摩功随油压变化的数学表达式。运用线性二次型最优控制方法对单切换换挡过程中的油压轨迹进行优化,联合仿真结果验证了线性二次型优化对换挡品质提升的有效性。采用数据驱动预测控制方法对AT变速器换挡中的离合器主动片和从动片的相对转速进行跟踪控制。在惯性相中,将发动机油门开度和换挡电磁阀电流作为输入量,待接合离合器主、从动片的相对转速差作为输出量。在制定好离合器相对转速差的参考轨迹后,分析了预测方程预测值与参考值的误差,以控制量变化率及机械系统固有约束作为约束条件,将轨迹跟踪求解问题转化为带有约束的二次规划问题。在对所构造目标函数的优化求解过程中,采用改进的粒子群优化算法对目标函数进行寻优,求解出相应的控制量序列并作用于整车系统。离线仿真和硬件在环仿真试验表明,所研究的方法实现了离合器相对转速差对参考轨迹的快速跟踪。对双切换换挡过程中的两组工作离合器分别进行动力学分析,通过调整其中一组离合器相对另一组的搭接配合时间,提出了五种控制方式。以换挡冲击度、离合器滑摩功和换挡时间作为多目标,采用遗传算法对双切换换挡品质进行寻优,并对五种控制方式依次进行了仿真实验和帕累托最优分析。通过仿真结果得到合理的两组离合器搭接方式,获得了最佳的双切换换挡品质。通过上述研究,本文构建了整车系统仿真的动力学模型,得到了基于DP优化的多参数经济性换挡规律,优化了单切换换挡油压控制曲线,实现了换挡离合器转速跟踪的精确控制,获得了多个离合器协同工作的双切换最优搭接配合方式。