馬海斌

摘要：以城市客車為研究對象，基于離合器傳遞扭矩的非線性特性，提出以駕駛員駕駛意圖為基礎的起步控制策略，該控制策略算法簡單。仿真結果表明，該策略在評價指標內，能有效地實現(xiàn)起步。

Abstract： Taking city bus as the research object， proposed a starting control strategy based on the non-linear characteristics of clutch torque and the driver's intention. The control strategy strategy is simple and The simulation results show that it can effectively get the object started within the evaluation index.

關鍵詞：機械式自動變速器;起步控制策略;城市客車

1? 概述

起步控制是AMT應用的難點之一[1]。本文針對其起步控制難點，以城市實物圖為對象，根據(jù)離合器傳遞扭矩的非線性特性和駕駛員的駕駛意圖，制定起步控制策略。通過Simulink軟件搭建仿真模型，驗證控制策略的有效性。

2? 基于城市客車的AMT系統(tǒng)原理

2.1 起步評價指標

AMT汽車起步評價指標主要是：沖擊度和滑磨功[2]。本文主要以沖擊度控制目標來制定控制策略。

2.2 傳動系統(tǒng)模型

2.3 城市客車離合器傳遞扭矩特性

離合器在接合過程，膜片彈簧提供壓力作用于壓盤，壓盤再壓縮摩擦片，發(fā)動機扭矩通過摩擦片與壓盤之間的摩擦作用傳遞給汽車傳動系統(tǒng)。本文研究的城市客車離合器傳遞扭矩特性如圖1所示。經離合器傳遞扭矩特性曲線經一次求導，可得傳遞扭矩變化率如圖2所示。

3? 城市客車起步控制策略研究

3.1 離合器接合控制

離合器控制直接的控制量便是離合器接合速度。一般在起步過程，發(fā)動機與離合器轉速變化如圖3所示。

在t1之前，離合器消除空行程，之后離合器開始產生滑磨，t2時間之后汽車開始運動，t2時刻稱為半接合點。t2-t4為離合器同步過程，在t3為發(fā)動機達到最大轉速。t4開始離合器閉合，輸入輸出轉速相等。

考慮到在t2半接合點處，汽車較容易產生沖擊振動，結合半結合點處汽車的舒適性確定接合速度，此時離合器傳遞扭矩剛好等于汽車行駛阻力，假設汽車在平路上起步，此時克服的阻力主要是道路阻力，此時離合器輸出端的阻力矩：

通過式（7）、圖4、圖5可以計算得到不同汽車質量，不同加速踏板開度要求下的半接合點前接合速度如圖6所示。

在t2-t4階段，由于離合器傳遞扭矩的非線性，接合速度應該相對第一階段要慢。為了使發(fā)動機轉速波動不至于太大，離合器的接合位置應該使得離合器傳動的扭矩與發(fā)動機扭矩相等，在這階段，根據(jù)發(fā)動機實時的扭矩，獲得離合器需要接合的位置，并考慮以駕駛員的駕駛意圖確定離合器接合速度。此階段根據(jù)離合器需要接合的位置變化率要求，確定離合器大端的接合速度。

通過式（7）、圖2、圖5可以計算得到離合器接合速度。接合速度由三個決定因素：①發(fā)動機當前扭矩;②汽車質量;③駕駛員的行駛意圖。計算結果為一組三維Map圖。圖7為氣門開度10%時的接合速度map圖。

3.2 發(fā)動機起步控制

在起步階段，發(fā)動機控制原則為恒轉速控制。設定發(fā)動機轉速為850轉。在起步過程中通過PID控制器調節(jié)節(jié)氣門開度使發(fā)動機轉速保持在這一轉速。

4? 仿真分析

4.1 仿真模型

仿真模型如圖8所示。模型輸入為發(fā)動機目標轉速、加速踏板輸入、車輛負載。由控制策略得到離合器接合速度，進而得到離合器接合位置，最后將發(fā)動機扭矩、離合器傳遞扭矩和車輛負載輸入車輛模型。發(fā)動機節(jié)氣門開度則由PID控制器自動調節(jié)。

4.2 仿真結果分析

針對某11米長城市客車進行仿真。在空車情況下，駕駛員腳踏板輸入80%開度。仿真結果如圖9-圖11所示。

從仿真結果看出，同步時間在0.75s左右，起步過程由于離合器傳遞扭矩的非線性，沖擊不可避免，但是沖擊度在設計范圍內。

5? 結論

基于城市客車傳動系統(tǒng)特性，提出了基于駕駛員行駛意圖的起步控制策略。針對某城市客車的仿真結果表明，能在目標沖擊度的約束下有效地實現(xiàn)客車的起步。

參考文獻：

[1]黃建明.機械式自動變速器的控制策略研究[D].重慶大學博士學位論文，2004.

[2]雷雨龍，葛安林，李永軍.離合器起步過程的控制策略[J].汽車工程，2000（04）：266-281.

[3]騫大闖.汽車AMT自動離合器起步模糊控制研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2010.