基于變論域自適應(yīng)模糊控制和Udwadia-Kalaba理論的自動離合器接合控制研究.pdf

1、自動變速器是汽車的核心部件，機(jī)械式自動變速器(AMT)在原有手動變速器的基礎(chǔ)上，增加自動變速機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、改造成本低、易于產(chǎn)業(yè)化的特點(diǎn)，市場前景廣闊。自動離合器作為AMT自動變速系統(tǒng)中的重要模塊，其控制的好壞直接影響AMT變速系統(tǒng)的性能。與手動變速操縱系統(tǒng)相比，帶有自動離合器的AMT可以大大減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高駕駛的舒適性和安全性。自動離合器控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于離合器接合規(guī)律的制定和接合位置的準(zhǔn)確跟蹤，目前關(guān)于這

2、兩個方面的研究尚不成熟。本文通過對國內(nèi)外AMT自動離合器接合規(guī)律的研究和軌跡跟蹤控制的分析，采用理論分析與數(shù)學(xué)建模相結(jié)合的方法，對變論域自適應(yīng)模糊控制和基于Udwadia-Kalaba理論的伺服約束控制進(jìn)行深入的研究，并將它們應(yīng)用于AMT自動離合器的接合控制當(dāng)中。主要研究目的和內(nèi)容如下:
　　1、整理出一套適用于AMT自動離合器接合速度控制的變論域自適應(yīng)模糊控制理論體系。變論域自適應(yīng)模糊控制，在保持控制規(guī)則形式不變的基礎(chǔ)上，通過調(diào)

3、節(jié)伸縮因子的方法，擴(kuò)展或收縮論域，相當(dāng)于增加插值點(diǎn)，因此該方法能提高控制器的控制精度。變論域自適應(yīng)模糊控制的方法可以實(shí)現(xiàn)論域的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，解決控制器參數(shù)較難設(shè)置的問題，該方法還能簡化控制器的計算過程，提高系統(tǒng)的自適應(yīng)性、穩(wěn)定性和魯棒性。
　　2、對離合器的關(guān)鍵部件進(jìn)行動力學(xué)建模。首先，分析發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工況的模型，并對穩(wěn)定工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到非穩(wěn)定工況下的數(shù)學(xué)模型;其次，針對膜片彈簧的非線性應(yīng)力—應(yīng)變特性，基于A—L假設(shè)，建

4、立小端位移與大端載荷之間的非線性關(guān)系，推導(dǎo)出膜片彈簧動態(tài)工作狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型;最后，為了精確控制離合器接合過程，建立自動離合器液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油壓控制模型。
　　3、提出AMT自動離合器接合速度的變論域自適應(yīng)模糊控制。首先，對離合器的接合過程進(jìn)行分段分析，并建立了分段動力學(xué)模型。然后，對離合器的接合過程進(jìn)行分層控制，上層為自動離合器接合速度的控制;下層為自動離合器位置跟蹤的控制。最后，考慮到四個輸入變量之間的耦合關(guān)系，為簡化解耦方法

5、及控制器結(jié)構(gòu)，設(shè)計四輸入單輸出的雙二維變論域自適應(yīng)模糊控制器對離合器的接合速度進(jìn)行控制，該控制方法對控制系統(tǒng)的不確定性具有很好的魯棒性。
　　4、建立適用于Udwadia-Kalaba理論的AMT自動離合器位置跟蹤控制的控制模型，提出相應(yīng)的控制方法。離合器接合位置的準(zhǔn)確跟蹤是實(shí)現(xiàn)自動離合器控制的前提和基礎(chǔ)，針對離合器位置跟蹤控制系統(tǒng)中的非線性、時變性，采用基于Udwadia-Kalaba理論的伺服約束控制AMT自動離合器的接合位置

6、。試驗(yàn)結(jié)果表明，文中提出的Udwadia-Kalaba方法可以實(shí)現(xiàn)離合器接合位置的準(zhǔn)確跟蹤，穩(wěn)態(tài)誤差較小，能較好地提高系統(tǒng)的控制精度。
　　5、對變論域自適應(yīng)模糊控制的AMT自動離合器接合速度控制和Udwadia-Kalaba理論的AMT自動離合器位置跟蹤控制分別進(jìn)行電控系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計，并在試驗(yàn)樣車上進(jìn)行各個擋位的升擋和降擋試驗(yàn)。通過換擋平順性評價指標(biāo)結(jié)果及位置跟蹤曲線圖可以看出，文中提出的離合器接合控制算法在各項指標(biāo)都滿足