【摘要】：自動變速器是汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志,是汽車核心技術(shù)國際競爭力的主要體現(xiàn),在汽車產(chǎn)業(yè)中占有重要的份額。進(jìn)入21世紀(jì)以來,低碳、環(huán)保、舒適、安全成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的主旋律,隨著傳統(tǒng)汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步以及各種新能源汽車的發(fā)展,對汽車動力傳動系統(tǒng)自動操縱及匹配技術(shù)的要求越來越高,自動變速器控制技術(shù)日趨復(fù)雜。擋位決策是汽車自動變速理論的核心內(nèi)容,是高品質(zhì)自動變速器開發(fā)的基礎(chǔ),其主要功能是解決汽車行駛過程中何時換擋的問題,即根據(jù)工況選擇合理的換擋時機(jī),直接影響整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和駕駛操縱性等性能。針對基于穩(wěn)態(tài)工況設(shè)計的查表式擋位決策存在開發(fā)周期長、費(fèi)用高、無法實(shí)時兼顧動力性和經(jīng)濟(jì)性的問題,以及目前在線擋位決策技術(shù)研究存在的動力需求定義不完善、預(yù)測模型精度低以及實(shí)時性差等問題,本文結(jié)合國家自然基金項(xiàng)目開展自動變速器擋位實(shí)時優(yōu)化與在線決策技術(shù)的研究,主要研究內(nèi)容包括以下六個方面:1)搭建整車縱向動力學(xué)仿真平臺。采用AVL Cruise搭建車輛行駛縱向動力學(xué)模型,采用Matlab/Simulink/Stateflow建立擋位決策控制模型,通過聯(lián)合仿真構(gòu)建整車仿真平臺。同時,通過整車轉(zhuǎn)鼓燃油經(jīng)濟(jì)性測試和道路動力性測試,對仿真平臺進(jìn)行修正和驗(yàn)證。2)擋位決策客觀評價指標(biāo)分析。構(gòu)建有效的客觀評價指標(biāo)體系是基于仿真或測試技術(shù)進(jìn)行量化分析以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)性能協(xié)調(diào)優(yōu)化的前提。在傳統(tǒng)全油門動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性相關(guān)評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上,從動力性、經(jīng)濟(jì)性和駕駛性三個方面,構(gòu)建了擋位決策客觀評價指標(biāo)體系。3)基于動態(tài)規(guī)劃的最佳擋位決策設(shè)計。將車輛行駛過程中有級式自動變速器擋位決策過程視為多階段決策過程,采用動態(tài)規(guī)劃算法求解標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況最優(yōu)擋位控制序列;為提高基于模型離線優(yōu)化換擋策略的實(shí)用性,基于臺架測試數(shù)據(jù)建立了動力傳統(tǒng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩?fù)p失數(shù)值模型,并考慮換擋時間以及離合器摩擦損失對擋位決策的影響增加控制變量約束條件對動態(tài)優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn);選擇10種標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況進(jìn)行優(yōu)化獲得的換擋序列為數(shù)據(jù)樣本,采用聚類分析提取可直接用于實(shí)車控制器的次優(yōu)換擋策略。4)基于動力需求預(yù)測的換擋點(diǎn)在線優(yōu)化。選擇馬爾可夫鏈模型建立車輛縱向動力需求預(yù)測模型。采用貝葉斯估計求解初始轉(zhuǎn)移概率矩陣,同時建立能夠?qū)崟r反映當(dāng)前車輛行駛工況變化的滾動式在線更新轉(zhuǎn)移概率矩陣,用當(dāng)前最新轉(zhuǎn)移概率矩陣的概率特征實(shí)現(xiàn)未來行駛工況的在線預(yù)測。引入了基于雙層結(jié)構(gòu)MPC的換擋點(diǎn)預(yù)測控制策略,采用動態(tài)規(guī)劃在線求解特定控制時域內(nèi)的最優(yōu)控制問題,通過改變預(yù)測時域長度,分析模型預(yù)測控制算法計算效率隨預(yù)測時域長度的變化趨勢。5)基于路況信息預(yù)知的擋位在線決策。以解決坡道、彎道及交通擁堵等常見路況下意外換擋和頻繁換擋問題為目標(biāo),將預(yù)先獲取的車輛前方路況信息作為駕駛員視覺和傳感器測量的補(bǔ)充引入到自動變速器擋位決策系統(tǒng)中,通過對典型工況下的擋位決策特點(diǎn)分析,結(jié)合車輛前方有限時域內(nèi)的路況信息,設(shè)計了坡道、彎道及交通擁堵工況下?lián)跷辉诰�決策方法。6)整車轉(zhuǎn)鼓及道路試驗(yàn)驗(yàn)證。選擇某國產(chǎn)AMT微型車輛作為試驗(yàn)平臺,采用自主開發(fā)的自動變速器控制器軟件和硬件系統(tǒng),針對基于動態(tài)規(guī)劃提取的擋位控制策略,采用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺測試燃油經(jīng)濟(jì)性,并開展了實(shí)車道路動力性能測試;最后,在尚不具備車載導(dǎo)航系統(tǒng)的條件下,通過預(yù)先設(shè)定試驗(yàn)道路工況,驗(yàn)證基于路況信息預(yù)知的擋位在線決策方法的有效性。研究成果對于完善自動變速理論、縮短自動變速產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品性能、促進(jìn)自主品牌自動變速器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重要社會經(jīng)濟(jì)意義和廣闊的工程應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6
【圖文】：

圖 1.1 全球和中國汽車變速器市場變化趨勢預(yù)測汽車科技先進(jìn)的國家中，自動變速器經(jīng)歷了由液壓到電控等近百年的發(fā)展歷術(shù)及產(chǎn)品相對成熟，但實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和市場壟斷[8]。我國該領(lǐng)域研究起由于核心技術(shù)的空心化問題，自主品牌自動變速器產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程曾受到嚴(yán)不能滿足市場需求，需要從國外大量采購。圖 1.1 所示為 BOSCH 在 2018 年中國汽車變速器市場變化趨勢的預(yù)測，可以看到自動變速器數(shù)量呈遞增趨勢動變速器呈現(xiàn)不同的增長速度，其中 DCT 增速最快，新能源汽車將會給 D器（EV）帶來更多的市場份額。

0510圖 1.1 全球和中國汽車變速器市場變化趨勢預(yù)測先進(jìn)的國家中，自動變速器經(jīng)歷了由液壓到電控等近相對成熟，但實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和市場壟斷[8]。我國技術(shù)的空心化問題，自主品牌自動變速器產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化市場需求，需要從國外大量采購。圖 1.1 所示為 BO變速器市場變化趨勢的預(yù)測，可以看到自動變速器數(shù)呈現(xiàn)不同的增長速度，其中 DCT 增速最快，新能源帶來更多的市場份額。

員風(fēng)格、車輛狀態(tài)參數(shù)及道路參數(shù)的辨識，高自動變速系統(tǒng)對人-車-道路交通環(huán)境的適系統(tǒng)包含多個子系統(tǒng)，如擋位決策子系統(tǒng)、、自學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、故障診斷與處理子系統(tǒng)環(huán)境實(shí)時進(jìn)行擋位選擇以及換擋過程的自自動變速器結(jié)構(gòu)或者搭載車型對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求，不僅要滿足且方便移植。圖 1.3 所示為一種典型的自動位決策系統(tǒng)，其根據(jù)獲取的加速踏板開度及角、車速、當(dāng)前擋位等信息為整車/換擋過塊則為執(zhí)行層提供控制目標(biāo)，具體的選換

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2806885