干式DCT換擋時(shí)間FAHP決策及轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)最優(yōu)控制*

趙治國(guó) 陳海軍 楊云云 鄭爭(zhēng)興

（同濟(jì)大學(xué)新能源工程中心）

1 前言

雙離合自動(dòng)變速器(DCT)控制技術(shù)的關(guān)鍵在于起步和換擋過(guò)程中離合器的精確控制，它對(duì)整車(chē)的起步性能、換擋品質(zhì)、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等有重要影響[1～4]。在相關(guān)的文獻(xiàn)中，秦大同等[5]將DCT換擋過(guò)程分為轉(zhuǎn)矩相和慣性相，并通過(guò)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行主動(dòng)控制，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與離合器目標(biāo)轉(zhuǎn)速的匹配；吳光強(qiáng)等[6]采用了二次型最優(yōu)控制理論求解2個(gè)離合器轉(zhuǎn)矩變化率，但人為設(shè)定2個(gè)離合器轉(zhuǎn)矩變換率成一定比例關(guān)系缺少理論支持；牛銘奎[7]等將升擋過(guò)程描述為5個(gè)階段，并采用EASY5軟件對(duì)DCT換擋轎車(chē)雙離合器自動(dòng)變速系統(tǒng)綜合匹配控制過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，但只是定性分析，并未定量地給出2個(gè)離合器接合程度隨時(shí)間的變化規(guī)律。

為此，基于開(kāi)發(fā)的6速干式DCT建立了換擋動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)換擋品質(zhì)的要求量化了換擋控制目標(biāo)，將DCT換擋過(guò)程分為轉(zhuǎn)矩相、慣性相、微滑摩階段以及需求轉(zhuǎn)矩切換階段，并通過(guò)在線(xiàn)遺傳算法優(yōu)化分配了轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間，解決了DCT換擋過(guò)程的換擋時(shí)間決策問(wèn)題以及雙離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)間的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)問(wèn)題。

2 DCT換擋動(dòng)力學(xué)模型

2.1 DCT動(dòng)力學(xué)模型

6速干式DCT由干式雙離合器模塊及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)、4個(gè)同步器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)、雙中間軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，因此為研究DCT起步與換擋過(guò)程動(dòng)態(tài)特性并開(kāi)發(fā)相應(yīng)協(xié)調(diào)控制策略，在建模前先進(jìn)行以下假設(shè)：

a. 將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸，以及變速器輸入軸、中間軸和輸出軸均視為具有分布參數(shù)的集中慣量剛體，并考慮各自摩擦阻尼損失；

b. 只考慮離合器減振器和變速器輸出軸的彈性，忽略軸承和軸承座間的彈性，不考慮齒輪嚙合彈性及間隙；

c. 忽略溫度等因素對(duì)系統(tǒng)（除離合器外）工作狀態(tài)的影響。

簡(jiǎn)化后建立的6速干式DCT動(dòng)力學(xué)模型如圖1所示。圖1中，I為當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，c為旋轉(zhuǎn)粘性阻尼系數(shù)，T為傳遞的轉(zhuǎn)矩，ω為角速度，各下標(biāo)為DCT對(duì)應(yīng)的軸、齒輪或離合器從動(dòng)盤(pán)部分等。

2.2 DCT換擋動(dòng)力學(xué)方程

以1擋換2擋為例，在換擋開(kāi)始前，2擋同步器預(yù)先接合，然后進(jìn)入滑摩階段，離合器1逐漸分離，同時(shí)離合器2緩慢接合，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩則通過(guò)離合器1和離合器2共同協(xié)調(diào)向后傳遞至驅(qū)動(dòng)輪。值得注意的是，DCT換擋過(guò)程中可能出現(xiàn)功率循環(huán)現(xiàn)象，所以離合器傳遞轉(zhuǎn)矩是否做正功需由離合器主、從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差的符號(hào)所決定。

對(duì)圖1所示的DCT進(jìn)行受力分析可得滑摩階段DCT的換擋動(dòng)力學(xué)方程為：

式中，Tc1m1=Tm1c1i1η；Tc2m1=Tm1c2i2η；Tm1s=Tsm1iaη；Tm2sη=Tsm2ia；Tc1g3=Tg3c1i3η；Tc1g3=Tg3c1i3η；Tc2g4=Tg4c2i4η；Tc2g6=Tg6c2i6η。

sgn為符號(hào)函數(shù)，其表達(dá)式為：

又由于變速器輸入軸1轉(zhuǎn)速、輸入軸2轉(zhuǎn)速、中間軸轉(zhuǎn)速以及輸出軸轉(zhuǎn)速之間滿(mǎn)足以下關(guān)系：則式（1）所示的8自由度模型可簡(jiǎn)化為2自由度模型：

DCT換擋過(guò)程開(kāi)始前和結(jié)束后，車(chē)輛分別處于1擋和2擋穩(wěn)定行駛狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與接合離合器從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速相等，將此轉(zhuǎn)速限制條件代入式（6）中，即可得到穩(wěn)定階段DCT的換擋動(dòng)力學(xué)模型。

1擋穩(wěn)定行駛狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)方程為：

2擋穩(wěn)定行駛狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)方程為：

因此，DCT車(chē)輛的整個(gè)換擋過(guò)程可看作是穩(wěn)定狀態(tài)—滑摩狀態(tài)—穩(wěn)定狀態(tài)的切換過(guò)程。其中，穩(wěn)定狀態(tài)向滑摩狀態(tài)切換由換擋規(guī)律所決定，而滑摩狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)切換的條件為接合離合器主、從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速同步。其余擋位之間切換的動(dòng)力學(xué)方程建立方法與1擋換2擋類(lèi)似。

3 DCT換擋控制目標(biāo)及換擋過(guò)程分析

3.1 換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

換擋品質(zhì)通常用沖擊度和滑摩功兩個(gè)性能指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。沖擊度是指車(chē)輛縱向加速度的變化率，即加速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，它反映了人對(duì)車(chē)輛舒適性的主觀(guān)感受，其表達(dá)式為：

離合器主、從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速同步時(shí)刻的沖擊度計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。

換擋過(guò)程中的滑摩功可表示為:

式中，t0為換擋過(guò)程開(kāi)始時(shí)刻；tf為換擋過(guò)程結(jié)束時(shí)刻。

滑摩功可近似認(rèn)為與換擋時(shí)間成正比，即換擋時(shí)間越短，產(chǎn)生的滑摩功就越少。換擋時(shí)間一般由駕駛員意圖、車(chē)況和路況共同決定，國(guó)內(nèi)外研究表明，DCT換擋時(shí)間一般控制在0.5～0.8 s內(nèi)。

3.2 DCT換擋過(guò)程分析

以升擋過(guò)程為例，發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速特性如圖2所示。圖2中，t0為換擋開(kāi)始時(shí)刻，t1為轉(zhuǎn)矩相結(jié)束時(shí)刻，t2為慣性相結(jié)束時(shí)刻，t3為慣性相結(jié)束時(shí)刻，t4為需求轉(zhuǎn)矩切換完成時(shí)刻。

由圖2可看出，在整個(gè)升擋過(guò)程中，從轉(zhuǎn)矩相開(kāi)始，接合離合器轉(zhuǎn)矩上升，分離離合器轉(zhuǎn)矩同步下降，當(dāng)分離離合器轉(zhuǎn)矩下降為零時(shí)，轉(zhuǎn)矩相結(jié)束進(jìn)入慣性相階段；慣性相中接合離合器轉(zhuǎn)矩基本保持不變，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整，以盡快實(shí)現(xiàn)接合離合器主、從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速同步；另外，為減小轉(zhuǎn)速同步時(shí)刻的車(chē)輛沖擊度，在轉(zhuǎn)速同步前某一小段時(shí)間內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸進(jìn)行一定的加速；最后當(dāng)接合離合器主、從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速同步后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩逐漸恢復(fù)至駕駛員所需轉(zhuǎn)矩水平。

4 基于FAHP的換擋時(shí)間決策及轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)最優(yōu)控制

換擋過(guò)程控制如圖3所示。首先，根據(jù)駕駛員意圖、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)及路況等條件，通過(guò)模糊推理得到目標(biāo)換擋時(shí)間 （包括轉(zhuǎn)矩相時(shí)間和慣性相時(shí)間）；其次，基于在線(xiàn)的遺傳算法，實(shí)時(shí)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間分配；然后，結(jié)合換擋控制量化目標(biāo)，確定換擋過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速及2個(gè)離合器從動(dòng)盤(pán)的目標(biāo)角加速度；最后，基于模型的轉(zhuǎn)矩控制計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)需求轉(zhuǎn)矩及2個(gè)離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩。

4.1 基于FAHP的目標(biāo)換擋時(shí)間確定

目標(biāo)換擋時(shí)間受駕駛員意圖、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)以及路況的綜合影響，由于這些因素的影響難以精確量化，為此，采用基于模糊層次分析法（FAHP）的換擋時(shí)間分層決策策略，將換擋時(shí)間的量化過(guò)程轉(zhuǎn)化為換擋時(shí)間決策體系的建立過(guò)程，得到轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間總和，即換擋時(shí)間。

4.1.1 目標(biāo)換擋時(shí)間決策體系的建立

基于FAHP的換擋時(shí)間分層決策策略結(jié)構(gòu)如圖4所示。首先，將駕駛意圖作為目標(biāo)層，油門(mén)踏板開(kāi)度和油門(mén)開(kāi)度變化率作為準(zhǔn)則層，在不同工況下實(shí)時(shí)得到駕駛員意圖，然后再以換擋時(shí)間為目標(biāo)層，駕駛意圖、負(fù)載轉(zhuǎn)矩（不包括坡道阻力）、傳動(dòng)比變化、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及道路坡度（假設(shè)已通過(guò)在線(xiàn)辨識(shí)得到）作為準(zhǔn)則層，經(jīng)過(guò)模糊推理計(jì)算得到不同工況下?lián)Q擋時(shí)間決策函數(shù)，值越大，換擋時(shí)間越短。

由于FAHP引入了模糊一致矩陣，所以無(wú)須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，可較合理地反映整個(gè)決策體系。設(shè)n個(gè)影響因子組成集合 X={x1，···，xn}，則該決策系統(tǒng)建立步驟如下。

a. 構(gòu)造優(yōu)先關(guān)系矩陣 F=（fij）n×n。 當(dāng) xi因素比 xj因素重要時(shí)，fij=1;當(dāng)xi因素與xj因素同樣重要時(shí)，fij=0.5;當(dāng) xi因素沒(méi)有 xj因素重要時(shí)，fij=0。

b. 將優(yōu)先關(guān)系矩陣轉(zhuǎn)化為模糊一致矩陣：

c. 利用方根法計(jì)算排序向量W（0）：

d. 利用乘冪法求解高精度排列向量：將互判斷矩陣 R=（rij）n×n轉(zhuǎn)化為互反判斷矩陣 E=（eij）n×n，其中 eij=rj/rji;排序向量 W（0）作為初始向量 V（0），利用乘冪法進(jìn)行迭代計(jì)算 E=（eij）n×n的最大特征值 A=[λ1，λ2，···λn]。

e. 換擋時(shí)間決策函數(shù)為：

在該決策體系的建立中，優(yōu)先關(guān)系矩陣是各影響因子之間權(quán)重的量化矩陣，在整個(gè)評(píng)價(jià)體系的建立過(guò)程中具有重要影響，所以必須通過(guò)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)給出。本文給出的優(yōu)先關(guān)系矩陣為：

根據(jù)以上計(jì)算步驟，計(jì)算可得A=[0.2645，0.2199，0.184 2，0.130 3，0.091 6，0.109 5]， 所以換擋時(shí)間決策函數(shù)為：

駕駛意圖I的決策體系建立如前所述，在此不再贅述，直接給出駕駛意圖I決策函數(shù)g的計(jì)算結(jié)果，即

然后通過(guò)集合映射將駕駛意圖決策函數(shù)g?（-0.75，1）映射到I?（0，1）駕駛意圖，線(xiàn)性映射關(guān)系為：

a. 對(duì)于存在正相關(guān)性的影響因子 xi（TL，Te，ne，β）,統(tǒng)一通過(guò)式（20）歸一化處理，使得 xi?（0，1）。

b. 對(duì)于存在負(fù)相關(guān)性的影響因子xi（iv，α）,統(tǒng)一通過(guò)式（21）歸一化處理，使得 xi?（-1，0）。

存在變化方向的踏板開(kāi)度變化率β˙本身取值范圍為[-1,1]，區(qū)間[0,1]表示正方向踏板開(kāi)度變化率，而[-1,0]表示負(fù)方向踏板開(kāi)度變化率。

4.1.2 換擋時(shí)間的確定

根據(jù)換擋時(shí)間決策函數(shù)P，通過(guò)一定的映射關(guān)系可得到換擋時(shí)間t。 P的范圍為[Pmin，Pmax]，其中，當(dāng)I、TL、Te、ne為 0，iv、α 為-1 時(shí)，Pmin=0.239 8； 當(dāng) I、TL、Te、ne為 1，iv、α 為 0 時(shí)，Pmax=0.760 2。

P值越大，要求換擋時(shí)間t越短，所以可通過(guò)式（22）進(jìn)行線(xiàn)性映射，把換擋時(shí)間決策函數(shù)P?（0.2398，0.760 2）的值映射到 t?（0.5，0.8）區(qū)間。

4.2 基于遺傳算法的轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間分配策略

根據(jù)人況、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)及路況可確定換擋過(guò)程中轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間總和，但還需進(jìn)一步確定二者具體的時(shí)間分配，因二者的時(shí)間分配決定了換擋過(guò)程滑摩功及沖擊度的大小，影響換擋平順性。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了基于遺傳算法的轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間實(shí)時(shí)分配策略，通過(guò)使t0到t2過(guò)程中滑摩功的極小化得到各時(shí)間變量t1-t0和t2－t1。

這家餐廳采取“手機(jī)存儲(chǔ)袋”的形式，與員工約定好，上班時(shí)間打靜音并且存放在手機(jī)袋中，下班再取，并且把這個(gè)行為會(huì)列入月末的考核當(dāng)中。

在t0到t2過(guò)程中，只有離合器2會(huì)產(chǎn)生滑摩功，根據(jù)滑摩功計(jì)算式可知：

選擇遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)為：

優(yōu)化的時(shí)間變量為 t1，t0＜t1＜t2。 根據(jù)遺傳算法，程序經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的迭代計(jì)算后可得較優(yōu)的變量值 t1，然后得到轉(zhuǎn)矩相的時(shí)間 t1－t0、慣性相的時(shí)間 t2－t1。

值得注意的是，雖然在線(xiàn)的遺傳算法實(shí)時(shí)性較難保證，但是遺傳算法具有開(kāi)始搜索收斂速度快的特點(diǎn)，且已經(jīng)過(guò)離線(xiàn)仿真驗(yàn)證，所以經(jīng)過(guò)最初的一定次數(shù)的迭代就可達(dá)到較好的優(yōu)化效果，即可解決遺傳算法在線(xiàn)優(yōu)化實(shí)時(shí)性難以保證的問(wèn)題。

4.3 目標(biāo)角速度和角加速度的確定

根據(jù)“無(wú)沖擊換擋”原則，整個(gè)換擋過(guò)程中離合器1和離合器2從動(dòng)盤(pán)的角加速度必須維持恒定；再根據(jù)已確定的換擋時(shí)間，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的目標(biāo)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)。以升擋過(guò)程為例，離合器和發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)如圖5所示。

由“無(wú)沖擊換擋”原則可得：

式中，α1、α2分別為整個(gè)換擋過(guò)程中離合器1和離合器2的從動(dòng)盤(pán)目標(biāo)角加速度。

由“減小或避免功率循環(huán)”原則可知，在圖5所示的升擋過(guò)程轉(zhuǎn)矩相階段，發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速應(yīng)大于或等于離合器1從動(dòng)盤(pán)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。為方便計(jì)算，令兩者相等，即

從圖5可得，整個(gè)換擋時(shí)間t應(yīng)為轉(zhuǎn)矩相、慣性相以及微滑摩階段的時(shí)間總和，即

其中，換擋時(shí)間的確定方法已根據(jù)基于FAHP的換擋時(shí)間分層決策給出。

再根據(jù)目標(biāo)角加速度和換擋時(shí)間，可得t1時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速及t2時(shí)刻離合器2從動(dòng)盤(pán)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速：

式中，ωe（t0）、ωc2（t0）分別為換擋開(kāi)始時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和離合器2從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速。

由轉(zhuǎn)速同步的要求可得慣性相內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)角加速度為：

對(duì)于微滑摩階段，轉(zhuǎn)速同步時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的角加速度與離合器2從動(dòng)盤(pán)的角加速度應(yīng)盡量接近，即

式（30）中，δ可取[0，1]內(nèi)的任何值。 δ越接近于1，同步時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器2從動(dòng)盤(pán)的角加速度偏差越小，相應(yīng)的沖擊度也越小，但是所需的同步時(shí)間將大大增加；反之，δ越接近于0，微滑摩的時(shí)間越短，但同步時(shí)刻角速度的偏差越大，沖擊度也越大。因此，δ的取值應(yīng)該充分反映駕駛員換擋的意圖I。根據(jù)同步時(shí)刻的沖擊度計(jì)算公式可得在最大沖擊度j=－10m/s2時(shí)的 δmin為：

則根據(jù)式（18）、（19）可知，駕駛員意圖 I可通過(guò)踏板開(kāi)度β及其變化率β˙體現(xiàn)：

式中，eps為較小的數(shù)，在此取eps=0.05，以防止出現(xiàn)=α的極端情況。2

另外，升擋過(guò)程慣性相微滑摩階段的進(jìn)入條件定為：

式中，ωConst為轉(zhuǎn)速偏差設(shè)定閥值。

由于δ和ωConst的不同取值都將導(dǎo)致微滑摩階段的目標(biāo)曲線(xiàn)發(fā)生變化，因此微滑摩階段的加入可看作是犧牲一定的換擋時(shí)間以獲得更好的接合感受。

降擋過(guò)程是升擋的反過(guò)程，在此不再贅述。

4.4 需求轉(zhuǎn)矩切換階段

接合離合器主、從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速同步后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩逐漸恢復(fù)至駕駛員需求轉(zhuǎn)矩水平，完成由換擋到在擋穩(wěn)定運(yùn)行的切換過(guò)程?？捎孟率接?jì)算切換過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩：

在保證轉(zhuǎn)矩切換過(guò)程中車(chē)輛沖擊度滿(mǎn)足要求的前提下，通過(guò)同步時(shí)刻的沖擊度計(jì)算公式可求得動(dòng)態(tài)切換率的最大變化率Kfmax：

式中，j=-10 m/s2。

由于換擋時(shí)油門(mén)開(kāi)度及其變化率越大，對(duì)換擋時(shí)間要求越苛刻，所以應(yīng)使Kf變大；反之，對(duì)沖擊度要求越苛刻，應(yīng)使Kf變小。因此，建立駕駛員意圖I與Kf的映射關(guān)系如下：

式中，eps為很小的數(shù)，在此取eps=0.05，表示在駕駛員最長(zhǎng)換擋時(shí)間要求下對(duì)應(yīng)的Kf。

5 仿真結(jié)果及分析

根據(jù)所建立的DCT換擋過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型、所提出的換擋時(shí)間模糊決策及轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)優(yōu)化控制策略，在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了DCT車(chē)輛的換擋控制仿真模型。以1擋換2擋為例，在20%油門(mén)踏板開(kāi)度（15%油門(mén)踏板變化率）和45%油門(mén)踏板開(kāi)度（30%油門(mén)踏板變化率）情況下，升擋過(guò)程仿真結(jié)果如圖6所示。

由圖6a可看出，由于在45%油門(mén)踏板開(kāi)度及其30%變化率下發(fā)動(dòng)機(jī)及離合器轉(zhuǎn)速較高，且根據(jù)駕駛員的意圖要求較快完成換擋過(guò)程，所以換擋時(shí)間較短，為1.3208s（不包括轉(zhuǎn)矩切換時(shí)間）；而在20%油門(mén)踏板開(kāi)度及其15%變化率情況下，換擋時(shí)間為1.685 4 s.。由此可知，在較大的油門(mén)踏板開(kāi)度和變化率情況下，所提出的換擋時(shí)間模糊決策策略能夠較好地反映駕駛員換擋意圖。

由圖6b可看出，由于45%油門(mén)踏板開(kāi)度工況所對(duì)應(yīng)的換擋初始加速度較大，故整個(gè)換擋過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器的轉(zhuǎn)矩普遍比20%油門(mén)踏板開(kāi)度工況下的高，但整體變化趨勢(shì)基本相似。另外，由于升擋過(guò)程中車(chē)輛傳動(dòng)比減小，為實(shí)現(xiàn)“無(wú)沖擊換擋”，換擋結(jié)束后離合器傳遞轉(zhuǎn)矩變大；當(dāng)離合器完全接合后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不再受TCU轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求的影響，而逐漸恢復(fù)至駕駛員所需求的轉(zhuǎn)矩水平。

從圖6c可看出，油門(mén)開(kāi)度及其變化率決定了換擋初始車(chē)速的大小，此外，車(chē)輛由1擋換入2擋后，由于傳動(dòng)比減小，車(chē)輛加速度也隨之降低。

圖6d中，在45%油門(mén)踏板開(kāi)度及其30%變化率下，由于離合器主、從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差較大且離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩也較大，所以整個(gè)換擋過(guò)程中產(chǎn)生的滑摩功較多。

由圖6e可看出，由于采用了 “無(wú)沖擊換擋”原則，2種工況下?lián)Q擋過(guò)程中的沖擊度均為零。但在45%油門(mén)踏板開(kāi)度工況下，在轉(zhuǎn)速同步時(shí)刻及需求轉(zhuǎn)矩模式切換階段產(chǎn)生的車(chē)輛沖擊度相對(duì)較大，原因是轉(zhuǎn)速同步后需要將發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩逐漸調(diào)節(jié)至駕駛員需求轉(zhuǎn)矩，此時(shí)車(chē)輛沖擊度與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的變化率成正比，油門(mén)踏板開(kāi)度越大，所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩切換速度越大，因此相應(yīng)的沖擊度也越大。

6 結(jié)束語(yǔ)

a.基于自主開(kāi)發(fā)的6速干式DCT建立了換擋動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)換擋品質(zhì)的要求量化了換擋控制目標(biāo)，將DCT換擋過(guò)程分為轉(zhuǎn)矩相、慣性相、微滑摩階段和需求轉(zhuǎn)矩切換階段，實(shí)現(xiàn)了無(wú)沖擊換擋。

b.通過(guò)基于FAHP建立換擋時(shí)間決策體系，可得到綜合反映駕駛員換擋意圖、車(chē)輛運(yùn)行狀況及路況的轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間總和，可解決傳統(tǒng)多維模糊控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且實(shí)時(shí)性難以保證的問(wèn)題。

c. 通過(guò)在線(xiàn)遺傳算法時(shí)間優(yōu)化分配了轉(zhuǎn)矩相和慣性相的時(shí)間，不僅解決了DCT換擋過(guò)程的換擋時(shí)間決策及雙離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)間的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)問(wèn)題，并且將整個(gè)換擋過(guò)程進(jìn)行了在線(xiàn)優(yōu)化控制，減少了換擋過(guò)程中滑摩功的產(chǎn)生。

d.通過(guò)仿真表明，基于FAHP建立的換擋時(shí)間決策體系及基于遺傳算法的最優(yōu)控制可有效提高DCT車(chē)輛的換擋品質(zhì)。

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