基于城市客车机械自动变速器起步控制策略研究.docx

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基于城市客车机械自动变速器起步控制策略研究

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马海斌

Summary：以城市客车为研究对象，基于离合器传递扭矩的非线性特性，提出以驾驶员驾驶意图为基础的起步控制策略，该控制策略算法简单。仿真结果表明，该策略在评价指标内，能有效地实现起步。

Abstract：Takingcitybusastheresearchobject，proposedastartingcontrolstrategybasedonthenon-linearcharacteristicsofclutchtorqueandthedriversintention.ThecontrolstrategystrategyissimpleandThesimulationresultsshowthatitcaneffectivelygettheobjectstartedwithintheevaluationindex.

Key：机械式自动变速器;起步控制策略;城市客车

1?概述

起步控制是AMT应用的难点之一[1]。本文针对其起步控制难点，以城市实物图为对象，根据离合器传递扭矩的非线性特性和驾驶员的驾驶意图，制定起步控制策略。通过Simulink软件搭建仿真模型，验证控制策略的有效性。

2?基于城市客车的AMT系统原理

2.1起步评价指标

AMT汽车起步评价指标主要是：冲击度和滑磨功[2]。本文主要以冲击度控制目标来制定控制策略。

2.2传动系统模型

2.3城市客车离合器传递扭矩特性

离合器在接合过程，膜片弹簧提供压力作用于压盘，压盘再压缩摩擦片，发动机扭矩通过摩擦片与压盘之间的摩擦作用传递给汽车传动系统。本文研究的城市客车离合器传递扭矩特性如图1所示。经离合器传递扭矩特性曲线经一次求导，可得传递扭矩变化率如图2所示。

3?城市客车起步控制策略研究

3.1离合器接合控制

离合器控制直接的控制量便是离合器接合速度。一般在起步过程，发动机与离合器转速变化如图3所示。

在t1之前，離合器消除空行程，之后离合器开始产生滑磨，t2时间之后汽车开始运动，t2时刻称为半接合点。t2-t4为离合器同步过程，在t3为发动机达到最大转速。t4开始离合器闭合，输入输出转速相等。

考虑到在t2半接合点处，汽车较容易产生冲击振动，结合半结合点处汽车的舒适性确定接合速度，此时离合器传递扭矩刚好等于汽车行驶阻力，假设汽车在平路上起步，此时克服的阻力主要是道路阻力，此时离合器输出端的阻力矩：

通过式（7）、图4、图5可以计算得到不同汽车质量，不同加速踏板开度要求下的半接合点前接合速度如图6所示。

在t2-t4阶段，由于离合器传递扭矩的非线性，接合速度应该相对第一阶段要慢。为了使发动机转速波动不至于太大，离合器的接合位置应该使得离合器传动的扭矩与发动机扭矩相等，在这阶段，根据发动机实时的扭矩，获得离合器需要接合的位置，并考虑以驾驶员的驾驶意图确定离合器接合速度。此阶段根据离合器需要接合的位置变化率要求，确定离合器大端的接合速度。

通过式（7）、图2、图5可以计算得到离合器接合速度。接合速度由三个决定因素：①发动机当前扭矩;②汽车质量;③驾驶员的行驶意图。计算结果为一组三维Map图。图7为气门开度10%时的接合速度map图。

3.2发动机起步控制

在起步阶段，发动机控制原则为恒转速控制。设定发动机转速为850转。在起步过程中通过PID控制器调节节气门开度使发动机转速保持在这一转速。

4?仿真分析

4.1仿真模型

仿真模型如图8所示。模型输入为发动机目标转速、加速踏板输入、车辆负载。由控制策略得到离合器接合速度，进而得到离合器接合位置，最后将发动机扭矩、离合器传递扭矩和车辆负载输入车辆模型。发动机节气门开度则由PID控制器自动调节。

4.2仿真结果分析

针对某11米长城市客车进行仿真。在空车情况下，驾驶员脚踏板输入80%开度。仿真结果如图9-图11所示。

从仿真结果看出，同步时间在0.75s左右，起步过程由于离合器传递扭矩的非线性，冲击不可避免，但是冲击度在设计范围内。

5?结论

基于城市客车传动系统特性，提出了基于驾驶员行驶意图的起步控制策略。针对某城市客车的仿真结果表明，能在目标冲击度的约束下有效地实现客车的起步。

Reference：

[1]黄建明.机械式自动变速器的控制策略研究[D].重庆大学博士学位论文，2004.

[2]雷雨龙，葛安林，李永军.离合器起步过程的控制策略[J].汽车工程，2000（04）：266-281.

[3]骞大闯.汽车AMT自动离合器起步模糊控制研究[D].北京：北京工业大学，2010.

内燃机与配件2021年4期

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