申请/专利权人：南昌大学

申请日：2023-12-14

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117416337B

主分类号：B60W20/30

分类号：B60W20/30;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2024.02.06#实质审查的生效;2024.01.19#公开

摘要：本发明公开了一种无同步环3DHT动力换挡控制方法，将动力换挡过程分为了6个阶段：发动机与P3电机的扭矩交换阶段、反拖扭矩消除阶段、摘挡和选挡阶段、主动转速同步阶段、挂挡阶段、P3电机与发动机的扭矩交换阶段。在扭矩交换阶段提出了一种扭矩协调控制器，用于发动机和P3电机的扭矩交换，并主动抑制动力系统冲击、维持轮边的输出扭矩稳定，还能根据油门踏板的变化反映驾驶员的驾驶意图，平衡整车的舒适性和动力性。在主动转速同步阶段，提出了一种基于预测滑模控制（PSMC）的转速同步控制算法，精确调控接合齿套和目标接合齿圈的转速差，避免转速差过大，导致挂挡冲击过大。

主权项：1.一种无同步环3DHT动力换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，发动机与P3电机的扭矩交换阶段：发动机与P3电机的扭矩交换，将整车驱动扭矩由发动机驱动转移至P3电机驱动；根据动力总成参数，建立起动力总成系统的状态空间方程，设计基于LQR的扭矩协调控制器，获得发动机和P3电机的最佳控制规律；步骤S2，反拖扭矩消除阶段：根据发动机的转速及反拖特性曲线表，插值查找得到发动机的反拖扭矩，利用P1电机消除发动机反拖扭矩对于变速器输入轴的影响；步骤S3，摘挡和选挡阶段：换挡机构控制同步器齿套从当前挡位脱开，并移至目标挡位的空当处；步骤S4，主动转速同步阶段：控制P1电机进行主动转速同步，根据换挡系统参数，建立起换挡系统的状态空间方程，设计基于预测滑模控制算法的PSMC控制器，获得P1电机的最佳控制规律；步骤S5，挂挡阶段：待主动转速同步完成后，在换挡机构上施加换挡力，进行挂挡；步骤S6，P3电机与发动机的扭矩交换阶段：P3电机与发动机的扭矩交换，将整车驱动扭矩由P3电机驱动转移至发动机驱动；根据动力总成参数，建立起动力总成系统的状态空间方程，设计基于LQR的扭矩协调控制器，获得发动机和P3电机的最佳控制规律；所述步骤S1中，扭矩协调控制器的设计包含三个子模块：驾驶意图模糊控制器、线性二次型调节控制器和卡尔曼状态观测器；其中，驾驶意图模糊控制器根据油门踏板开度和踏板开度的变化率，模糊推理驾驶员的驾驶意图，得出期望的扭矩交换时间；线性二次型调节控制器根据动力总成系统的状态空间方程和扭矩交换时间，以控制输出偏差和动力系统的冲击度为优化控制目标，推导发动机扭矩和P3电机扭矩的最佳控制规律；卡尔曼状态观测器是根据测量的P3电机转速信号，计算出所需的系统状态变量，以实现线性二次型调节控制器所需的状态反馈；所述步骤S1具体包括：根据动力总成参数，建立起动力总成系统的状态空间方程，设计线性二次型调节控制器，以控制输出偏差和动力系统的冲击度为优化控制目标，推导发动机扭矩和P3电机扭矩的最佳控制规律；以主减速器的角度与轮胎的角度的偏差、主减速器的角速度和轮胎的角速度作为动力总成系统的状态，即；以发动机扭矩和P3电机扭矩作为动力总成系统的输入，即；以半轴扭矩作为动力总成系统的输出，建立起动力总成系统的状态空间方程： ， ，上式中，，，，分别为状态矩阵，控制矩阵，输出矩阵和扰动矩阵；，，；其中，为动力总成等效刚度，为发动机、变速器等效转动惯量，为轮胎、整车等效转动惯量，为动力总成等效阻尼，为半轴前端等效阻尼，为半轴后端等效阻尼，为变速器速比，为P3电机的减速比，为整车负载；根据驾驶员的油门踏板开度和当前车速，获得驾驶员的轮边期望输出扭矩；在发动机与P3电机的扭矩交换阶段，整车由发动机驱动转移至P3电机驱动，发动机参考扭矩和P3电机参考扭矩，按下式定义， ， ，为了让发动机和P3电机跟随参考扭矩，引入两个状态变量，为参考输入扭矩，，控制目标为；在发动机与P3电机的扭矩交换的过程中半轴的扭矩波动被限值为0；再引入一个输出状态，用于抑制半轴的扭矩波动；最终的动力总成系统的状态空间方程为： ， ，式中，，，，分别为重构的状态矩阵，控制矩阵，输出矩阵和输出控制矩阵，，，为动力总成系统在稳态时候的参考状态；控制目标为：在规定的时间内完成发动机与P3电机的扭矩交换；P3电机和发动机扭矩跟随参考扭矩；半轴扭矩波动被抑制为0；设定目标性能泛函： ，式中，为初始时刻，为终端调控时间，由驾驶意图模糊控制器计算；为3阶对角型且半正定矩阵；为3阶对角型且半正定矩阵，、、在矩阵中为对角元素且位置确定，即为第1行第1列元素，为第2行第2列元素，为第3行第3列元素，其中对角元素是用来调节半轴扭矩波动的权重系数，对角元素，是用来调节整车驱动扭矩和驾驶员请求扭矩之间偏差的权重系数；为2阶对角型且半正定矩阵，用来平衡控制效果和控制能量消耗的权重系数；，，；通过微分黎卡提方程求解最优控制问题， ， ， ，终端条件为；通过离线逆向计算微分黎卡提方程，然后储存于表中，再通过在线插值的方式调用计算，最终的状态反馈控制表达式如下： ， 。

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百度查询： 南昌大学 一种无同步环3DHT动力换挡控制方法

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