自動變速汽車智能換檔控制系統(tǒng)研究

1、自動變速汽車智能換檔控制系統(tǒng)研究自動變速汽車智能換檔控制系統(tǒng)研究（一）引言換檔控制策略是汽車自動變速控制的關鍵技術。傳統(tǒng)的基本換檔規(guī)律按照換檔控制參數(shù)的不同，有單參數(shù)換檔規(guī)律、兩參數(shù)換檔規(guī)律和三參數(shù)換檔規(guī)律。然而不論是基于穩(wěn)定行駛工況的兩參數(shù)換檔規(guī)律，還是基于動態(tài)過程的三參數(shù)換檔規(guī)律，都只能反映汽車的行駛狀態(tài)，而沒有充分考慮駕駛員操縱意愿以及汽車行駛環(huán)境對換檔時刻的影響。因此，近年來智能控制理論不斷地被引人到汽車換檔控制研究中來。目前，

2、基于智能換檔控制策略的研究主要有兩條路徑：第一，應用智能控制理論等一些方法自動識別出當前行駛中的駕駛員意圖和汽車行駛環(huán)境，以此調整或選擇合適的換檔規(guī)律進行換檔控制；第二，利用駕駛員的駕駛經(jīng)驗及相關專家的知識形成模糊推理規(guī)則，根據(jù)當前汽車行駛參數(shù)，直接推理輸出檔位的基于專家系統(tǒng)的換檔控制策略。本文將根據(jù)第一條路徑，詳細闡述不同駕駛員意圖和行駛環(huán)境的識別方法及相應的換檔控制策略，并以此建立汽車智能換檔控制系統(tǒng)。（二）基本換檔規(guī)律的弊端汽車基

3、本換檔規(guī)律包括最佳動力性和最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律。最佳動力性換檔規(guī)律是在汽車行駛加速度曲線上，取同一油門開度下相鄰兩檔加速度曲線的交點，然后將不同油門下相鄰兩檔加速度的交點連成曲線而獲得的。最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律則是保持油門不變，以原地起步連續(xù)換檔加速至某一車速時，總油耗最小為目標函數(shù)而求得的。因此，當汽車的實際行駛環(huán)境和汽車行駛狀態(tài)與求解最優(yōu)換檔規(guī)律的實驗條件相近時，傳統(tǒng)的換檔規(guī)律給出的是使某一指標最優(yōu)的檔位，如最佳經(jīng)濟性、最佳動力性。但是當

4、汽車實際行駛條件與最優(yōu)規(guī)律求解過程設定的條件有較大差別時，顯然給出的檔位不是最優(yōu)的或在某些區(qū)域不是最佳的。此外，當汽車行駛中某一段時間內追求的操作目標與優(yōu)化目標不一致時，最優(yōu)規(guī)律給出的檔位或確定的換檔點就可能是無法接受的。例如，在坡道行駛時的換檔循環(huán)問題，低附著路面下的打滑問題，以及在擁擠市區(qū)行駛時的頻繁換檔問題等。由此我們發(fā)現(xiàn)，自動變速系統(tǒng)必須識別出行駛中的駕駛員意圖和當前的行駛環(huán)境，然后據(jù)此調整或選擇相適應的換檔規(guī)律。以下我們將用汽

5、車上通用傳感器信號來獲知汽車行駛狀態(tài)參數(shù)和駕駛員操縱特征參數(shù)，以此來推知駕駛員意圖和汽車行駛環(huán)境。（三）駕駛員意圖的識別一般來說，駕駛員駕駛汽車采用大油門開度或急踩油門加速時，表明他需要很強的加速性能，則此時自動變速應選擇最佳動力性換檔規(guī)律；當油門開度不大，汽車在平直公路上高速行駛時，表明他需要較高的燃油經(jīng)濟性，所以此時應選擇最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律；然而駕駛員意圖不只是這兩種情況，更多的時候，駕駛員希望的是能夠兼顧動力性和經(jīng)濟性的中間規(guī)律。

6、因此本文提出用[01]中的一個實數(shù)來描述這種駕駛員的意圖，稱之為“經(jīng)濟性權數(shù)”，相應地動力性權數(shù)二1經(jīng)濟性權數(shù)（1）顯然，最佳動力性換檔規(guī)律的經(jīng)濟性權數(shù)為0，最佳經(jīng)濟性換檔規(guī)律的經(jīng)濟性權數(shù)為1。較高；（2）油門開度較大，而加速度較小。由此，我們建立了油門開度、油門開度變化率、車速、加速度4個參數(shù)為輸入，上坡指數(shù)為輸出的模糊推理系統(tǒng)，如圖4所示。上坡指數(shù)取4個輸入?yún)?shù)推理的最小值作為系統(tǒng)的推理輸出，當換檔控制系統(tǒng)檢測到上坡指數(shù)大于某一值時

7、，即認為當前處于上坡路面。上坡模式下，為克服行駛阻力，提供較大牽引力，一般較高車速時才升檔。同時可根據(jù)上坡指數(shù)相應增大換檔延遲來避免換檔循環(huán)。2.下坡的識別及換檔策略汽車下坡時，一般油門開度為零，而行駛加速度為正值，換檔控制系統(tǒng)則依此可識別汽車當前處于下坡路面。汽車處于下坡路面時，往往先禁止升檔；若駕駛員踩制動踏板，則降一檔，以提高發(fā)動機制動效果；若降檔后仍然加速，則再降一檔，直到利用發(fā)動機制動可以使汽車平穩(wěn)下坡。當然在此過程中，還要監(jiān)

8、測發(fā)動機轉速，以避免過快降檔，造成發(fā)動機超速。3.低附著路面的識別及換檔策略低附著路面主要是指濕滑路面和雪地路面，它的識別主要依靠ABS通過CAN總線傳送過來的4個輪速傳感器的信號。設前左、前右、后左、后右4個車輪角速度為ω1、ω2、ω3、ω4，則前輪驅動汽車的驅動輪滑轉率可定義為然而強烈制動和小半徑曲線行駛時，滑轉率也較高，所以必須排除這兩種工況的干擾。因此，為保證準確性，低附、著路面識別判據(jù)可概括為：當制動燈卜不亮，橫向加速度小于一