湿式双离合变速器预充油及扭矩脉谱自适应方法研究

Dual Clutch Transmissions use two clutches to alternate combination and separation, so the transmissions can shift without power interruption. In order to realize the smooth transition between two clutches, overlap process control is very important. The prefilling control and torque map have an important effect on overlap process. The traditional control strategy about prefilling control and torque map mainly relies on a large number of calibrations, however, different environmental conditions of vehicle operation and the clutches wear may change the dynamic behavior of the wet clutches, so the controller of the wet clutches should be adaptable. This project will analyze the principle of the electro-hydraulic actuator of wet dual clutch transmissions and the coupling dynamic characteristics of electro-hydraulic actuator will be investigated by simulation and experiment. Then, the key factors which influence the prefilling control and torque map characteristics will be analyzed. Based on coupling character of mechanical system, electronics system and hydraulic system, the adaptive method would be presented by combining vehicle dynamics and advanced control theory. The control scheme should ensure the smooth transition between two clutches during the varying conditions and the clutches wear. This project will provides the theory basis for the design of wet dual clutch electro-hydraulic actuator and the development of wet dual clutch transmission control system.

双离合器变速器利用两个离合器交替结合、分离实现换挡，从而实现无动力中断换挡。两个离合器重叠过程控制直接影响换挡平顺性，湿式离合器预充油和扭矩脉谱对该过程的精确控制有重要影响。一般湿式双离合器的预充油控制和扭矩脉谱都由标定得到，但车辆在不同环境行驶及湿式离合器片磨损后，它们的动力学特性都会发生一定变化，为了更好实现双离合器的重叠控制，湿式离合器的预充油控制和扭矩脉谱应具有自适应能力。本项目在分析湿式双离合器电液执行机构原理的基础上，采用仿真和试验相结合的手段，研究电液执行机构的耦合动力学特性及影响预充油和扭矩脉谱的关键因素，并基于车辆系统动力学及先进控制理论，从电液执行机构固有的各类耦合特性出发，探索实施预充油及扭矩脉谱自适应的理论依据和相关控制技术，保证湿式双离合器在使用环境变化下及离合器摩擦片磨损后仍具有良好的换挡平顺性，为湿式双离合器电液执行机构设计和控制系统开发提供理论依据。

本项目在分析湿式双离合器电液执行机构原理的基础上，建立了湿式双离合器电液执行机构的机电液耦合系统模型和车辆纵向动力学模型，为研究湿式双离合变速器机电液动力学耦合特性及控制算法验证提供了基础。通过分析预充油压力变化的影响因素，探索了求解预充油压力轨迹解析解的方法，研究了预充油自适应控制算法，使得在预充油压力轨迹发生变化时，自适应后的预充油压力仍然能满足车辆的性能要求。提出了基于扩展卡尔曼滤波方法估计车辆起步过程中离合器传递扭矩的方法，在发动机名义扭矩与实际输出扭矩误差为高斯白噪声或有色噪声的情况下，该估计方法都可较准确的估计出起步过程中离合器的传递扭矩；在准确获取起步阶段离合器传递扭矩信息的基础上，通过使用带遗忘因子的递推最小二乘法方法在线修正离合器扭矩传递曲线中的特性参数，实现了起步过程中扭矩脉谱自适应，并通过实车测试验证了提出的在线辨识算法的有效性。建立了仅利用车上现有传感器实时估计双离合器换挡过程中传递扭矩的自适应观测器，基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦系数模型，利用递推最小二乘法估计出了换挡过程中其相应的系数并计算得到离合器接合过程中的实时动态摩擦系数，从而实现了车辆换挡过程中扭矩脉谱的自适应；最后使用模型预测控制优化出换挡过程中两个离合器的需求扭矩，结合估计获得的动态摩擦系数逆推出液压执行机构的需求油压，进而达到了改善车辆换挡品质的目的。