基于模糊控制的AMT换挡电机控制策略

2018-04-24路少中

通信电源技术 2018年2期

路少中

（雷沃重工股份有限公司天津雷沃阿波斯技术中心，天津 300409）

0 引言

对于AMT来说，它是在传统干式离合器、固定轴式变速器基础上，应用驾驶控制理论、微电子技术，将电子控制器作为核心，通过液压、启动以及电动执行机构的使用，操纵车辆的离合器、油门以及换挡机构，以此实现对车辆的换挡、起步等自动操作。该变速器的一项主要优点，是改变了传统车辆中自动变速器的工作模式，不再使用较为复杂的行星齿轮组和液力变矩器，以此有效提升车辆的加速性能和传动效率。同手动变速器相比，通过应用AMT电控操纵机构，即可有效完成车辆踩离合、摘挡、挂挡、松离合的一系列操作。即使是新手，也能够对车辆进行轻松驾驶，具有较为广阔的市场前景[1]。

然而，AMT使用的是传统固定轴式结构变速器。在实际变速时，离合器将分离，在换挡操纵后离合器再结合，因此存在动力中断的问题。实际车辆驾驶中，如果具有较长时间的动力中断，那么车辆的动力传输性能将受到较大影响。该影响不仅体现在车辆加速性能方面，也体现在车辆处于低速挡行驶时的平顺性方面。因此，有必要制定更为优良的选换挡控制策略，保证能够在很短的时间内完成换挡操作，并缩短动力中断的时间。本研究中，在选换挡执行机构的基础上，制定选换挡电机的模糊控制规则，在保证挡位能够实现精确控制的基础上，以期缩短切换挡位时间、提升车辆的加速性能[2]。

1 AMT选换挡执行机构

对于AMT挡位的转换来说，需要通过对选、换挡电机的控制实现目标控制。实际进行换挡、选挡控制中，时序方面具有较为严格的要求，即在完成选挡后才能够进行后续的换挡处理，且在挡位处于空挡位置时才能够选挡。要以更平稳、快速的方式对换挡目标进行实现，在实际变速器选换挡控制方面，需要保证发动机、离合器两者的协调配合。本研究中，AMT有5个前进挡和1个倒挡。具体机构方面，通过选挡电机的应用驱动选换挡杆，使其在上下移动的过程中达到选挡目标。完成挡位选定后，换挡电机通过旋转方式的应用，即能够使选换挡杆在转动的情况下驱动拨叉，使其在移动中实现换挡功能。实际换挡时，挡杆在左右方向的转角在-8°～8°。使用的直流电机方面，它的额定功率为100 W，输出转速为40 r/min，电压为+12 V。

2 AMT换挡模糊控制

2.1 控制原理

在驾驶员以手动方式选换挡时，驾驶员将根据感觉与经验，估计和判断挡杆是否已经达到正确的换挡位置，并进行相应的调整。该过程中，如果驾驶员觉得换挡位置过多、存在较大的偏差，则需要向后以较快的速度移动换挡手柄。如果驾驶员感觉还没有达到换挡位置且具有较小的偏差量，则需要继续向前以较慢的速度移动换挡手柄。该过程中存在一定的模糊性，即驾驶员在实际驾驶车辆时，其无论在换挡位置还是在偏差量感觉方面，都是一种对模糊量进行输入的过程，即模糊过程的体现。在根据驾驶经验对相关结果进行推理时，是在以模糊规则基础上进行判断后，获得模糊结果即换挡位置，并经过模糊判断和相应换挡动作后，获得具有精确特征的换挡位置。对于AMT来说，因使用电机进行选换挡操纵，并通过挡位传感器的应用对换挡信号进行采集，会将换挡的偏差变化率、偏差量作为具体模糊控制的输入量。然后，经过相应模糊规则进行判断后，将相关结果反馈至换挡电机，再经过调整换挡行为对挡位实现精确控制[3]。此控制策略，在驾驶过程中实现了快速换挡的目的。

2.2 模糊控制器设计

该设计中，使用二维模糊控制器，输入量为偏差变化率ΔE、偏差E，输出量为电机电枢电压U。当被调量没有达到给定值时，输出电枢电压则为一个正值，电机驱动执行机构对位移量进行增加。当被调量同定制相比较大时，此时电枢电压为一个负值，直流电机将处于反转状态，对换挡执行机构的位移量进行减少。在以该方式对模糊控制器进行设计时，具体输出量计算方面需要从偏差变化率、偏差大小两方面进行考虑。

其中，模糊变量偏差为：

E=θ0-θ （1）

此时，偏差变化率为：