汽车AMT自动离合器起步模糊控制研究

论文摘要

电控机械式自动变速器(AMT)不仅实现了车辆的自动变速,而且保留了传统手动变速器传动效率高,成本低的优点,AMT具有广阔的市场发展前景。AMT电控系统开发过程中,离合器的起步控制是需要解决的关键问题之一,本文针对AMT自动离合器起步过程控制进行了研究,主要内容包括:1、通过对离合器接合过程中行程变化、转速变化和扭矩变化的分析,将离合器接合过程分为5个阶段:起步前阶段、初始起步阶段、起步加速阶段、趋于同步阶段、同步阶段。以此为基础,根据对当前离合器起步过程各种控制方法的总结与对比,提出了本文的控制策略——多阶段模糊闭环控制,即在起步前阶段和同步阶段采用定速接合控制,在初始起步阶段、起步加速阶段和趋于同步阶段采用模糊闭环控制。2、建立了基于Matlab/Simulink的车辆动力学模型,通过仿真的方法以验证控制策略的有效性。该模型主要包括发动机扭矩计算模块、离合器接合控制模块、离合器传递扭矩计算模块、逻辑触发信号产生模块、滑磨状态模块、同步状态模块、冲击度计算模块。仿真结果表明:控制策略可行。3、在电控单元开发过程中,根据功能的需要,详细介绍了MC9S12DT128单片机各模块的初始化方法,开发了模拟信号采集子程序、频率信号采集子程序、离合器电动执行机构控制子程序、模糊控制子程序。基于MC9S12系列单片机的模糊控制程序实现是关键,详细介绍了隶属函数和模糊控制规则的表示方法以及基于汇编语言的模糊控制程序开发流程。为了便于控制系统中的参数设置及优化,本文开发了基于CANape的标定系统,重点介绍了该系统驱动程序的开发、ASAP2文件的生成及更新、标定界面的配置等。4、在此基础上进行了台架实验,结合标定系统优化了控制策略中离合器接合过程的分界条件,起步前阶段和同步阶段的接合速度,初始起步阶段、起步加速阶段和趋于同步阶段的目标值等参数的设置。实验结果表明:离合器接合过程中冲击度和滑磨功都在允许范围内,能够实现汽车快速、平稳起步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 自动变速器类型概述
• 1.1.1 电控液力自动变速器（AT）
• 1.1.2 无级自动变速器（CVT）
• 1.1.3 电控机械式自动变速器（AMT）
• 1.1.4 双离合器式自动变速器（DCT）
• 1.2 AMT的发展简介
• 1.2.1 AMT的发展历史
• 1.2.2 AMT在国内外的发展现状
• 1.2.3 AMT的发展前景
• 1.3 AMT的工作原理
• 1.4 AMT的关键控制技术
• 1.4.1 离合器起步接合控制
• 1.4.2 换档品质控制
• 1.4.3 换档规律设计
• 1.5 AMT离合器起步控制的研究现状
• 1.6 论文选题依据及主要研究内容
• 1.6.1 论文的选题依据
• 1.6.2 本文的主要研究内容
• 1.7 本章小结
• 第2章 离合器特性分析
• 2.1 离合器的作用
• 2.2 膜片弹簧离合器的结构及工作原理
• 2.2.1 分离轴承总成
• 2.2.2 从动盘总成
• 2.2.3 离合器盖总成
• 2.2.4 膜片弹簧离合器的工作原理
• 2.3 膜片弹簧特性分析
• 2.3.1 膜片弹簧的工作状态
• 2.3.2 膜片弹簧的载荷——变形计算
• 2.4 离合器的扭矩传递计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 AMT自动离合器起步过程控制方案研究
• 3.1 车辆起步的动力学分析
• 3.1.1 起步过程动力学分析
• 3.1.2 起步过程受力分析
• 3.2 离合器起步接合过程分析
• 3.3 离合器接合控制评价指标分析
• 3.3.1 冲击度分析
• 3.3.2 滑磨功分析
• 3.4 离合器接合控制方案研究
• 3.4.1 起步接合过程影响因素分析
• 3.4.2 模糊闭环控制方案确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 AMT自动离合器起步过程控制策略仿真
• 4.1 模糊控制的基本理论
• 4.1.1 输入量的模糊化
• 4.1.2 知识库
• 4.1.3 模糊推理
• 4.1.4 输出量的清晰化
• 4.2 模糊控制器设计
• 4.2.1 初始起步阶段模糊控制器设计
• 4.2.2 起步加速阶段模糊控制器设计
• 4.2.3 趋于同步阶段模糊控制器设计
• 4.3 仿真模型分析
• 4.3.1 发动机扭矩计算模块
• 4.3.2 离合器起步接合控制模块
• 4.3.3 离合器扭矩计算模块
• 4.3.4 逻辑触发信号产生模块
• 4.3.5 滑磨状态模块
• 4.3.6 同步状态模块
• 4.3.7 冲击度计算模块
• 4.4 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 AMT自动离合器电控单元控制程序设计
• 5.1 单片机简介
• 5.2 系统初始化
• 5.3 数据采集程序设计
• 5.3.1 模拟信号采集子函数设计
• 5.3.2 频率信号采集子函数设计
• 5.4 离合器执行机构接合控制程序设计
• 5.5 基于MC9S12 单片机的模糊控制程序设计
• 5.6 主程序设计
• 5.7 本章小结
• 第6章 基于CANape的标定系统设计
• 6.1 CAN总线协议
• 6.1.1 CAN网络分层结构
• 6.1.2 CAN的网络拓扑结构
• 6.1.3 CAN总线位数值表示
• 6.1.4 CAN协议报文结构
• 6.2 CCP协议
• 6.2.1 ASAP标准与CCP协议
• 6.2.2 CCP协议的通讯方式
• 6.2.3 CCP协议的报文帧
• 6.2.4 CCP协议的工作模式
• 6.2.5 CCP协议命令代码概览及解析
• 6.3 基于CANape的AMT离合器标定系统的实现
• 6.4 标定系统驱动程序开发
• 6.4.1 CAN协议驱动程序设计
• 6.4.2 CCP协议驱动程序设计
• 6.5 ASAP2 控制器描述文件的生成与更新
• 6.6 标定系统上位机CANape的配置
• 6.7 主设备界面设计
• 6.8 本章小结
• 第7章 AMT自动离合器起步控制实验
• 7.1 实验设备简介
• 7.1.1 实验台架
• 7.1.2 电控单元
• 7.1.3 传感器
• 7.1.4 执行器
• 7.1.5 数据采集系统
• 7.2 实验步骤设计
• 7.3 参数确定
• 7.3.1 定速接合阶段接合速度确定
• 7.3.2 分界点确定
• 7.3.3 模糊闭环控制阶段目标值确定
• 7.4 起步控制实验及数据分析
• 7.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的学术成果
• 致谢