基于“人-車-路”閉環(huán)的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真研究.pdf

1、汽車自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)硬件在環(huán)HIL(Hardware-in-the-loop)試驗(yàn)系統(tǒng)是近年來出現(xiàn)的先進(jìn)汽車自動(dòng)變速傳動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),其利用硬件(變速傳動(dòng)被測(cè)單元)與軟件相結(jié)合的硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真技術(shù),將駕駛員、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤以及行駛環(huán)境等模型化后嵌入到軟件環(huán)境,模擬出自動(dòng)變速汽車的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)控制車輛車載控制器、液壓/電動(dòng)控制系統(tǒng)以及動(dòng)作執(zhí)行器的工作性能加以試驗(yàn)測(cè)試與分析校驗(yàn),為自動(dòng)控制汽車的研制開發(fā)提供一個(gè)測(cè)試開發(fā)平臺(tái)。

2、r>　　 針對(duì)目前汽車自動(dòng)變速系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試只能進(jìn)行控制策略測(cè)試的局限性,本文結(jié)合重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目《汽車自動(dòng)變速器硬件在環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)的研制開發(fā)》和985平臺(tái)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金《自動(dòng)變速器硬件在環(huán)仿真平臺(tái)研究》進(jìn)行了基于人-車-路閉環(huán)的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器硬件在環(huán)理論建模與仿真試驗(yàn)研究。具體工作內(nèi)容如下:
　　 (1)針對(duì)當(dāng)前駕駛員模型無(wú)法體現(xiàn)駕駛操縱熟練程度的缺點(diǎn),遵循行駛誤差最小與體力負(fù)擔(dān)最小原則,采用遺傳算法對(duì)模糊PID比

3、例因子和量化因子進(jìn)行離線優(yōu)化設(shè)計(jì),建立基于遺傳算法優(yōu)化的方向模糊PID與速度模糊綜合控制的虛擬駕駛模擬模型,并在縱向速度單向變化、側(cè)向雙移線工況與大曲率試驗(yàn)道路典型工況下進(jìn)行仿真分析,同時(shí)將遺傳算法優(yōu)化的模糊PID控制方法與傳統(tǒng)PID以及模糊PID進(jìn)行仿真比較,最后確定不同駕駛類型與不同駕駛意圖的表現(xiàn)特征,采用模糊推理方法制定其相應(yīng)的識(shí)別體系。
　　 (2)基于15自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型,充分考慮橫向坡度、縱向坡度以及合成坡度對(duì)車

4、輛動(dòng)力學(xué)與輪胎垂直載荷變化模型的影響,建立橫向坡度、縱向坡度與合成坡度車輛動(dòng)力學(xué)與輪胎垂直載荷變化模型,聯(lián)立轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、動(dòng)力傳動(dòng)系、車輪與懸架模型,構(gòu)建虛擬車輛動(dòng)態(tài)仿真模型,并進(jìn)行不同橫向、縱向、合成坡度以及車速下進(jìn)行仿真分析比較,最后聯(lián)立虛擬駕駛模擬模型,構(gòu)建人-車閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。
　　 (3)從人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)角度以及實(shí)時(shí)虛擬仿真系統(tǒng)需求出發(fā),依據(jù)公路設(shè)計(jì)規(guī)范與道路設(shè)計(jì)原理,參考國(guó)內(nèi)外汽車試驗(yàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì),開發(fā)一條符合道

5、路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、逼真度高、且能反映出不同行駛環(huán)境的封閉式三維虛擬道路,為進(jìn)一步研究無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)速比自適應(yīng)智能綜合控制提供前提；并確定包括良好路段、復(fù)雜路段、顛簸路段、上坡路段、下坡路段與轉(zhuǎn)彎路段等行駛環(huán)境的表現(xiàn)特征,制定相應(yīng)的行駛環(huán)境識(shí)別體系。
　　 (4)根據(jù)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真模型,綜合考慮后備功率、動(dòng)力傳動(dòng)系損失以及CVT速比變化響應(yīng)滯后的影響,制定τ算法、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償三種無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)綜合控制方法,并

6、進(jìn)行動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性仿真分析比較；基于CVT最佳動(dòng)力性與最佳經(jīng)濟(jì)性速比控制基礎(chǔ)上,制定基于不同駕駛類型、不同駕駛意圖、不同單一行駛環(huán)境的CVT速比控制策略以及多種行駛環(huán)境耦合的CVT速比加權(quán)控制策略,其中包括提出綜合考慮節(jié)氣門開度變化率、方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)彎車速的轉(zhuǎn)彎修正速比控制策略；綜合考慮節(jié)氣門開度和車速微小變化的顛簸路段離散化速比控制策略；綜合考慮節(jié)氣門開度與縱向坡度的上坡修正速比控制策略；綜合考慮下坡初始車速、縱向坡度與下坡坡長(zhǎng)的下坡

7、修正速比控制策略；以及不同駕駛類型、駕駛意圖與行駛環(huán)境耦合工況下的CVT速比自適應(yīng)智能綜合控制策略。
　　 (5)根據(jù)人-車閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型與無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)自適應(yīng)智能綜合控制模型,以及在VRML環(huán)境下開發(fā)的虛擬道路模擬模型,利用VR工具箱開發(fā)虛擬試驗(yàn)場(chǎng),構(gòu)建基于Simulink與VR聯(lián)合仿真平臺(tái)的人.車.路閉環(huán)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)自適應(yīng)智能綜合控制仿真模型,并針對(duì)不同駕駛類型、不同駕駛意圖以及不同單一行駛環(huán)境工況下的CVT速比控制仿真分

8、析,以及針對(duì)駕駛類型、駕駛意圖與行駛環(huán)境耦合工況下的CVT速比自適應(yīng)智能綜合控制仿真分析,驗(yàn)證自適應(yīng)智能綜合控制策略可行性與準(zhǔn)確性。
　　 (6)基于Matlab/Simulink與dSPACE RTI聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境,自主研制開發(fā)無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)系統(tǒng),包括總體方案設(shè)計(jì)、設(shè)備購(gòu)買、零部件設(shè)計(jì)加工制造、信號(hào)采集與處理,軟硬件設(shè)計(jì)等?；诖嗽囼?yàn)系統(tǒng)首先進(jìn)行臺(tái)架性能測(cè)試,根據(jù)臺(tái)架性能測(cè)試分析結(jié)果,進(jìn)一步進(jìn)行基于不同駕駛意