DCT混合动力汽车换挡过程随机多时滞模型及控制策略的研究

Since random multi-time-delay phenomenon is existed in shift process of hybrid vehicle with wet dual-clutch transmission (DCT), and pervious references focus on non-delay system, this project will deeply research the modeling work with random multi-time-delay in shift process of DCT hybrid vehicle, and post the character of time-delay. Based on above work, the project will establish the control strategy of shift process. In order to achieve these purposes, the project first presents a multi-model idea. Four shift modes will be modeled as independent and discrete state Markov random process with time-delay. Then the project presents the control strategy ,which is composed of strategy layer and control layer.The strategy layer uses fuzzy inference to obtain adjustment factor vector. The adjustment factor vector will be used to regulate the weight matrix of optimal objective function, which is composed of shift quality evaluation indexes. This method can get the target singals to eliminate the contradiction between evaluation indexes dynamically. In order to get better trackability, control layer will build a feedback system with time-delay dynamic output observer. The project will present a new design method and stability analysis method of dynamic output observer system with time-delay. The models and control strategy, which this project presents, will be validated and optimized on hardware-in-loop plantform and hybrid vehicle. The above researches present a novel theory and method of modeling and control for other similar hybrid vehcles. The proposed methods are effective for the practical application.

针对搭载湿式DCT的混合动力汽车换挡过程存在的随机多时滞现象，及以往建模和控制策略多侧重于非时滞系统的情况，本项目拟深入开展随机多时滞的混合动力汽车换挡过程的建模研究工作，揭示多种时滞的特性，在此基础上建立换挡过程的控制策略。项目首先提出多模型的建模思路，将四种换挡方式建模为相互独立和离散状态的时滞马尔可夫随机过程。其次提出“策略层+控制层”的控制策略。策略层通过模糊推理得到的调节因子向量,去调节换挡品质评价指标最优目标泛函的权矩阵，从而得到动态平衡各评价指标矛盾的目标控制信号。控制层通过构建时滞动态输出观测器反馈系统，使离合器油压等实际值快速跟随目标控制信号。为此项目从理论上提出时滞动态输出观测器的设计方法和稳定性分析方法。项目建立的模型和提出的控制策略将在硬件在环平台和样车上进行验证和优化。上述研究将为具有相似结构的混合动力汽车换挡过程建模和控制提供新的理论和方法及切实有效的实现途径。

随机多时滞对搭载湿式DCT的混合动力车辆换挡过程会产生重要影响，为此本项目研究了换挡过程传感器、控制器及执行器的时滞特点，建立了相应的时滞模型。在此基础上，项目研究了换挡过程TCU对ECU的扭矩请求控制策略，提出了基于广义预测控制的TCU对ECU的扭矩请求控制方法，从而降低了时滞对换挡过程的影响；研究了换挡过程和模式切换过程中的发动机扭矩、电机扭矩以及离合器传递扭矩的动态分配策略，提出了基于二次型最优控制的离合器油压控制方法，从而动态平衡评价指标之间的矛盾；提出了基于模糊推理的权矩阵参数自适应调整算法，从而体现驾驶员的驾驶意图；针对湿式双离合器车辆存在的外部不确定扰动和时滞现象，提出了一种非线性无静差跟踪控制方法。在不确定外部扰动信号作用下能够快速实现无静差跟踪控制，且能将扰动引起的最大转速偏差控制在较小的范围之内；分析了湿式双离合器微滑摩行为对离合器阻尼的影响。此基础上提出电流、微滑摩双闭环的离合器微滑摩控制系统结构，并探讨了电流控制器和微滑摩控制器的设计方法；提出了一种基于粒计算的离合器出油口甩出油温度的模糊预测方法，从而有效的解决了温度传感器信号的时滞以及冗余诊断等问题。上述研究成果为具有相似结构的混合动力汽车换挡过程建模和控制提供新的理论和方法及切实有效的实现途径。