第4期　　　　　　　　　　　杨志刚,等:智能控制技术在汽车AMT中的应用击.节气门执行器一般采用步进电机、直流伺服电机、线性电磁铁等几种类型,而我们研制的AMT系统采用了电液式执行器.这种执行器具有结构简单、成本低廉、驱动力大、耐受环境温度能力强等特点,但由于液压系统存在供油压力波动,油的粘度随油温度变化而变化,控制阀的启闭特性,负载的惯性质量,液压执行机构中的摩擦力等因素影响,时滞现象和不稳定现象较电驱动式执行器严重,要达到上述三条控制要求,没有良好的控制策略是不行的.从对节气门执行器的控制特点来看,它实际上是一种位置伺服控制.对这样的控制系统多采用传统PID控制方法.然而,通过实际试验发现:传统PID方法很难兼顾油门执行器运行的快速性和平稳性之间的矛盾.于是,我们设计了一种基于PID的多模式控制方案.

多模式控制是一种最基本的智能控制,其核心思想是将控制过程分成若干状态特征模式不同的阶段,不同阶段采取不同的控制策略.因此,这种控制方法模拟了人对不同情况采取不同处理方法的变策略智能思想.对电液式气节门执行器采用多模式控制方法,首先是把节气门执行器的可能运动状态分为4种不同的特征模式,分别记为:M1、M2、M3、M4.

模式M1、M2、M3、M4的状态特征分别为:M1={e(n)·Δe(n)≤0∩|e(n)|>A}(1)M2={e(n)·Δe(n)≤0∩|e(n)|≤A}(2)M3={e(n)·Δe(n)>0}(3)M4={Δe(n)=0∩|e(n)|=0}(4)式中:e(n)—节气门执行器实际位移量s与目标位移量r的误差e=r-s的离散时间变量;Δe(n)—误差的一阶向后差分,Δe(n)=e(n)-e(n-1);A—设定的误差界限.

其次,与各特征模式相对应,并借助于常规PID控制,建立一个控制算法集U={U1U2U3U4}.使控制算法Ui(i=1,2,3,4)与模式Mi对应.各控制算法为

U1:u(n)=γ·kp·e(n)

U2:u(n)=u(n-1)+kp·Δe(n)+kI·e(n)+kD·[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]

U3:u(n)=u(n-1)+kp·Δe(n)+kI·e(n)U4:u(n)=u(n-1)

(6)(7)(8)(5)

111

型轿车所进行的试验表明:采用多模式控制的电液

式节气门执行器较好地解决了快速响应与平稳性间的矛盾,取得了较高的定位精度,获得了具有令人满意的使用性能[4].

图2　多模式控制器原理框图

3　离合器起始接合点的模糊搜寻方法

离合器接合控制是AMT的关键技术之一,它关系到换档过程或起步过程是否平稳、快速,离合器摩擦片是否磨损过快等问题.然而准确找到离合器起始接合点位置又是关键中的关键.尤其在使用中,离合器摩擦片磨损还会使起始接合点位置发生改变,这会影响对离合器的结合控制.因为在离合器的接合过程中,从完全分离位置到起始结合点位置,其接合速度较快;而从起始接合点位置到完全接合位置,其接合速度有一个从慢到快的变化过程.国内外普遍采用的方法是测定变速器输入轴转速(即离合器从动盘转速),根据此转速的变化来判断是否达到接合点位置.这种方法需要在变速器上安装测定输入轴转速的传感器.由于输入轴被封闭在变速器壳体与离合器壳体内,有时因变速器结构上的限制,安装转速传感器存在困难.那么,在无法安装传感器的情况下,能否准确找到离合器起始接合点位置呢?模糊搜寻方法可以解决这个问题.

下面介绍该方法的基本原理:在进行离合器接合点位置搜寻测定时,让发动机节气门开度保持不变且使汽车处于停车状态.当离合器主、从动盘相接触时,原来平稳运转的发动机会因受到突加载荷的影响而降低转速,但转速下降的程度与接合速度关系很大.因此,可以根据发动机转速下降的情况以及离合器起始接合速度来判断离合器起始接合点位置.

为此,选择发动机在每次采样周期(10ms)内的转速变化量Δω为输入语言变量1,离合器接合的位移变化量ΔX为输入语言变量2;输出语言变量为离合器完全分离点至名义起始接合点之间距离的历史记录值L的增量ΔL(即控制量).Δω的模糊集为F1:{NB,NM,NS,ZE},ΔX的模糊集为F2:{ZE,PS,PM,PB};ΔL的模糊集为F3:{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB};Δω的基本论域为[-200,0],单位为转/分,其模糊集论域为{-3,-2,-1,0};ΔX的基本论域为[0,0.5],单位为毫米,其模糊集论域为[0,1,2,0,式中:γ—放大因子,γ>1;kp—比例系数;kI—

积分系数;kD—微分系数;u(n)—第n次控制量.

根据特征模式与控制算法的映射关系,采取如下控制规则集:

IF　Mi　THEN　Ui　(i=1,2,3,4)(9)　　电液式节气门的多模式控制器的原理框图如图

2示,据此进行软件设计.