DCT 離合器電液控制閥的非線性壓力控制

于鴻昶，劉奇芳，陳 虹

（吉林大學(xué)a.汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春130022;b.通信工程學(xué)院，長春 130012）

0 引 言

近年來，為提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排并提高汽車的駕乘舒適性，許多新科技新技術(shù)被應(yīng)用于汽車自動(dòng)變速箱中，諸如雙離合器式自動(dòng)變速器（DCT：Dual Clutch Transmission）、新型液壓式自動(dòng)變速器（AT：Automatic Transmission）等新型自動(dòng)變速器隨之誕生。其中DCT因其不僅繼承了手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較好的車輛動(dòng)力性和換擋品質(zhì)，受到市場的青睞，現(xiàn)已成為自動(dòng)變速器的主要發(fā)展方向。DCT采用兩套離合器系統(tǒng)，其換擋方式為離合器切換式換擋，即一個(gè)離合器分開的同時(shí)，另一個(gè)離合器接合[1]，從而避免了在換擋過程中出現(xiàn)動(dòng)力中斷的現(xiàn)象，具有很好的動(dòng)力性。但這也加大了切換時(shí)換擋的控制難度，因其切換過程中必然存在兩個(gè)離合器同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的階段，所以必須對兩個(gè)離合器的分離和接合進(jìn)行精確控制，以避免換擋時(shí)發(fā)生動(dòng)力干涉或動(dòng)力中斷，影響換擋品質(zhì)。因?yàn)镈CT換擋時(shí)間非常短，并且對于裝有濕式離合器的DCT而言，其離合器的分離與接合是由離合器電液控制閥通過控制施加在離合器上的液壓實(shí)現(xiàn)，而且當(dāng)離合器處于滑摩狀態(tài)時(shí)，離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩很大程度上由施加在離合器上液壓的大小決定。因此，為實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的換擋，就需要DCT的液壓系統(tǒng)能快速穩(wěn)定地提供所期望的液壓。然而，DCT的液壓系統(tǒng)因泵的作用會不可避免的產(chǎn)生壓力波動(dòng)，并且液壓響應(yīng)速度較慢。這些都對DCT離合器的液壓控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性和精確度提出了很高的要求。

DCT離合器電液控制閥為一高度非線性系統(tǒng)。由于液壓油的可壓縮性、以及閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力的不穩(wěn)定性，會影響DCT離合器電液控制閥的壓力響應(yīng)的快速性。此外，由于閥體存在機(jī)械摩擦并且閥芯的行程受限，導(dǎo)致DCT離合器電液控制閥輸出液壓存在死區(qū)及飽和特性，會對其壓力響應(yīng)的精確性產(chǎn)生影響。這些都不利于對DCT離合器電液控制閥輸出液壓的快速精確控制。目前對DCT離合器電液控制閥的研究主要有文獻(xiàn)[2-4]中設(shè)計(jì)了MPC控制器對DCT離合器電液控制閥輸出液壓進(jìn)行了跟蹤控制，并取得了一定的效果。但由于其為基于線性模型設(shè)計(jì)的線性控制器，不可避免地忽略了DCT離合器電液控制閥的一些非線性特性，控制效果以及適用范圍有限。并且由于所得控制器階數(shù)過高，控制律復(fù)雜，對實(shí)時(shí)計(jì)算性能要求較高，難以工程實(shí)現(xiàn)。對于廣泛應(yīng)用于各種電液控制閥控制[5，6]的PID而言，雖然其具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于工業(yè)實(shí)現(xiàn)[7]等優(yōu)點(diǎn)，但由于其控制參數(shù)無法在線調(diào)整，當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí)，PID由于增益固定很難保持原有的控制效果。非線性控制方法backstepping因其能充分考慮到模型的非線性動(dòng)力學(xué)，所以，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是Lyapunov穩(wěn)定的且具有很強(qiáng)的魯棒性[8-10]，并且應(yīng)用backstepping方法設(shè)計(jì)的控制律結(jié)構(gòu)相對簡單，便于工程實(shí)現(xiàn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中[11-15]。為此，筆者采用backstepping進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，對DCT離合器電液控制閥輸出液壓進(jìn)行控制。

1 DCT離合器電液控制閥模型

圖1為DCT離合器電液控制閥的結(jié)構(gòu)框圖及其實(shí)物，主要由電磁線圈、閥芯以及閥體組成。與大多數(shù)電液控制閥相比，不存在回位彈簧這一裝置。閥體外殼上有進(jìn)油孔、出油孔和泄油孔，分別與供油源、離合器腔和油箱相連;閥體內(nèi)部被閥芯分為3個(gè)腔室：閥芯與閥體外殼兩端構(gòu)成的兩個(gè)壓力反饋腔以及位于閥體中部的主腔;壓力反饋腔與主腔間通過孔道相連。

圖1 DCT離合器電液控制閥結(jié)構(gòu)框圖及實(shí)物Fig.1 The DCT clutch electro-hydraulic control valve and its structure diagram

DCT離合器電液控制閥工作時(shí)，供油源在進(jìn)油孔處產(chǎn)生恒壓。當(dāng)有電流流經(jīng)電磁線圈時(shí)，電磁線圈在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力，并與左右兩壓力反饋腔內(nèi)的液壓作用在閥芯兩端所形成的反饋力相互作用，推動(dòng)閥芯移動(dòng)。當(dāng)電磁力大于反饋力時(shí)，閥芯正向移動(dòng)，出油孔部分或全部導(dǎo)通，液壓油經(jīng)進(jìn)油孔、主腔，出油孔流入離合器腔中，離合器腔內(nèi)壓力增加，使離合器片接合并逐步壓緊;當(dāng)電磁力小于反饋力時(shí)，閥芯反向移動(dòng)，泄油孔導(dǎo)通，進(jìn)油孔關(guān)閉，離合器腔內(nèi)的液壓油經(jīng)出油孔、主腔和泄油孔流入油箱中，施加在離合器上的壓力也隨之下降，直至為零，離合器片在回位彈簧作用下逐漸分離。

相比離合器主腔的容積，DCT離合器電液控制閥的兩壓力反饋腔的容積非常小，并且流入兩壓力反饋腔的流量相比流入離合器腔和流回油箱的流量也是極其微小的，其對整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性影響甚微。此外，兩壓力反饋腔內(nèi)的壓力與DCT離合器電液控制閥的輸出液壓幾乎相同，只存在微小延遲，這些延遲對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的影響甚小，可以忽略不計(jì)。因此，筆者作出如下假設(shè)：1）忽略兩壓力反饋腔的容積以及流入壓力反饋腔的流量;2）兩壓力反饋腔內(nèi)的液壓近似等于DCT離合器電液控制閥輸出液壓;3）忽略液壓油泄露的影響，并運(yùn)用液壓方面相關(guān)物理原理對DCT離合器電液控制閥進(jìn)行建模。

①電磁線圈。電磁線圈將控制電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁力，推動(dòng)閥芯移動(dòng)以改變出油孔的導(dǎo)通面積，進(jìn)而對DCT離合器電液控制閥的輸出液壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。電磁線圈的特性可由

描述[16]。其中ka為電流增益系數(shù)，kb為位移增益系數(shù)，xs為閥芯位移，F(xiàn)mag為電磁力，i為電磁線圈內(nèi)的電流。

②閥體動(dòng)力學(xué)方程。閥芯通過左右移動(dòng)以改變出油孔和泄油孔的導(dǎo)通面積，進(jìn)而對DCT離合器電液控制閥輸出液壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。其運(yùn)動(dòng)方程可由牛頓第二定律求得

其中Pr為DCT離合器電液控制閥輸出液壓，A1，A2分別為閥芯左右兩端的面積，ms為閥芯的質(zhì)量，Cv為阻尼系數(shù)。

③主腔流量連續(xù)性方程。主腔接收由供油源流入的液壓油，并將其分別輸出至離合器腔、油箱以及兩個(gè)壓力反饋腔。因?yàn)榱魅雰蓧毫Ψ答伹坏牧髁繕O少，可以忽略。所以，主腔內(nèi)液壓的大小主要由進(jìn)油孔、出油孔、泄油孔處的流量決定，并可用流量連續(xù)性方程描述為

其中Qs，Qr，Qt分別為進(jìn)油孔、出油孔以及泄油孔處的流量，Qr與離合器腔壓力有關(guān)，Vt為主腔容積，βe為彈性模量。

進(jìn)油孔處的流量為

其中Ps為進(jìn)油孔處的液壓，可認(rèn)為常量，Cq為閥孔流量系數(shù)，ρ為液壓油密度，Ar為出油孔導(dǎo)通面積。相似的，泄油孔處的流量為

其中Pt為油箱內(nèi)液壓，一般為0，At為泄油孔導(dǎo)通面積。

在DCT離合器電液控制閥中，閥芯的位移很小，因此，Ar，At可以分別表示為

其中d為閥芯直徑，xu為閥芯從初始位置到泄油孔完全關(guān)閉所需的行程。

將式（1）代入式（2）整理可得

考慮到DCT離合器電液控制閥輸出液壓Pr始終滿足Pt≤Pr≤Ps，將式（4）～式（7）代入式（3），整理得

根據(jù)式（8）、式（9），可得到DCT離合器電液控制閥的數(shù)學(xué)模型（該模型是個(gè)非線性模型）

2 非線性控制器設(shè)計(jì)

根據(jù)所得模型的結(jié)構(gòu)，筆者采用非線性控制方法backstepping設(shè)計(jì)控制器，控制DCT離合器電液控制閥輸出液壓跟隨期望液壓變化。由于DCT換擋時(shí)間很短，一般在0.4～1 s內(nèi)即可完成換擋，因此，DCT離合器電液控制閥輸出液壓跟蹤上期望液壓的時(shí)間應(yīng)小于0.4 s，最好限制在0.2 s以內(nèi)。此外，當(dāng)離合器處于滑摩狀態(tài)時(shí)，其所傳遞的轉(zhuǎn)矩與施加在其上的液壓有直接關(guān)系，如果離合器操縱液壓相對期望液壓存在超調(diào)，很有可能會導(dǎo)致新?lián)蹼x合器傳遞的轉(zhuǎn)矩過大，從而產(chǎn)生動(dòng)力干涉，影響換擋品質(zhì)。最后，由于DCT液壓系統(tǒng)的工作方式，尤其是泵的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致液壓不可避免的存在波動(dòng)，但在跟蹤誤差位于期望誤差的±10%范圍內(nèi)，其對離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩影響較小，是可以接受的。基于以上考慮，筆者給出DCT離合器電液控制閥壓力跟蹤控制的性能指標(biāo)如下：1）系統(tǒng)無超調(diào);2）跟蹤時(shí)間小于0.2 s;3）跟蹤誤差在期望液壓的±10%以內(nèi)。

從式（12）可看出，g1（x1）＞0恒成立。

如果選擇u使

3 仿真結(jié)果

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的非線性控制器的控制效果，筆者在AMESim環(huán)境中搭建了DCT離合器電液控制閥的精確的仿真模型，并搭建了離合器腔模型作為負(fù)載，其仿真模型如圖2所示，仿真模型所用參數(shù)如表1所示。與上節(jié)搭建的面向控制器設(shè)計(jì)的模型不同，該仿真模型盡可能對DCT離合器電液控制閥的各部分結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性精確建模，并且充分考慮了包括液壓油的可壓縮性、閥體內(nèi)部液壓油流動(dòng)線路的復(fù)雜性、閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力的不穩(wěn)定性、死區(qū)特性以及飽和特性在內(nèi)的主要非線性。

圖2 DCT離合器電液控制閥及離合器仿真模型Fig.2 The simulation model of DCT clutch electro-hydraulic control valve and clutch

表1 名義模型參數(shù)Tab.1 Nominal model parameters

3.1 模型驗(yàn)證

為檢驗(yàn)所搭建的DCT離合器電液控制閥仿真模型的準(zhǔn)確性，筆者通過實(shí)物實(shí)驗(yàn)，分別向DCT離合器電液控制閥仿真模型及實(shí)物施加相同的激勵(lì)信號，對比仿真模型及實(shí)物的壓力響應(yīng)曲線以對仿真模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示。首先，由于在換擋過程中，施加在離合器上的液壓變化劇烈，需要在極短的時(shí)間內(nèi)由8×105～1×106Pa左右下降到0，或由0升至8×105～1×106Pa，因此DCT離合器電液控制閥的一個(gè)很重要的性質(zhì)是暫態(tài)特性。因此，筆者選擇如圖3a的方波信號作為激勵(lì)，檢驗(yàn)所搭建仿真模型的暫態(tài)響應(yīng)。圖3b為在該方波信號作用下，DCT離合器電液控制閥仿真模型及實(shí)物的液壓響應(yīng)曲線對比，可以看出，雖有些許延遲，但DCT離合器電液控制閥仿真模型的液壓響應(yīng)曲線大體上能與實(shí)物的液壓響應(yīng)曲線較好的擬合，并且穩(wěn)態(tài)時(shí)，模型及實(shí)物輸出液壓相同，仿真模型能準(zhǔn)確地反映DCT離合器電液控制閥的暫態(tài)特性。其次，由于車輛運(yùn)行時(shí)，施加在離合器上的液壓是不斷變化的，因此有必要檢驗(yàn)所搭建的DCT離合器電液控制閥仿真模型的動(dòng)態(tài)特性，基于此考慮，筆者向DCT離合器電液控制閥仿真模型及實(shí)物施加如圖3c所示的正弦激勵(lì)，檢驗(yàn)所搭建的DCT離合器電液控制閥的動(dòng)態(tài)特性，DCT離合器電液控制閥仿真模型及實(shí)物的液壓響應(yīng)曲線如圖3d所示，由于仿真模型中的電磁線圈是通過查表得到的，并未考慮其具體動(dòng)力學(xué)方程，再加之DCT離合器電液控制閥輸出液壓從測量到讀取存在延時(shí)，因此，DCT離合器電液控制閥仿真模型的輸出液壓響應(yīng)速度比實(shí)物快，但仍在可接受范圍內(nèi)。通過上述實(shí)驗(yàn)可知，筆者所搭建的仿真模型能較好地反映DCT離合器電液控制閥的動(dòng)態(tài)特性，可以用此仿真模型對所設(shè)計(jì)的控制器的控制效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖3 模型驗(yàn)證結(jié)果Fig.3 Model validation results

將設(shè)計(jì)的控制律在Matlab/Simulink環(huán)境中實(shí)現(xiàn)并作用于筆者搭建的DCT離合器電液控制閥仿真模型，設(shè)定不同的工況進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?？刂茀?shù)選取如下：k1=30 000，k2=5 000，k3=13 000。為更直觀地證明筆者設(shè)計(jì)的控制器的有效性以及優(yōu)越性，筆者同時(shí)給出在PI控制器作用下的仿真結(jié)果。

3.2 名義參數(shù)仿真結(jié)果

在名義參數(shù)（即仿真模型所用參數(shù)均來自表1）下，檢驗(yàn)控制器的控制效果。首先，為檢驗(yàn)DCT離合器電液控制閥輸出液壓的穩(wěn)態(tài)跟蹤效果，筆者選取一方波液壓為期望液壓，該方波在0.1 s和0.6 s時(shí)發(fā)生躍變，穩(wěn)態(tài)值為1×106Pa。圖4a為在筆者所設(shè)計(jì)的控制器和PI控制器作用下DCT離合器電液控制閥的液壓跟蹤曲線對比，圖4b為相應(yīng)的跟蹤誤差曲線對比。在筆者設(shè)計(jì)的控制器作用下，正階躍時(shí)，DCT離合器電液控制閥輸出液壓用時(shí)0.1 s跟蹤上期望液壓，負(fù)階躍時(shí)，跟蹤上期望液壓所需時(shí)間為0.2 s，且不存在超調(diào)和振蕩。此外，除了階躍時(shí)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)誤差，跟蹤誤差都在[-10 10]Pa范圍內(nèi)。相比筆者所設(shè)計(jì)的控制器，在PI控制器的作用下，DCT離合器電液控制閥輸出液壓在正負(fù)躍變時(shí)跟蹤上期望液壓所需時(shí)間分別為0.15 s和0.18 s，相比筆者設(shè)計(jì)的控制器的控制效果變化不大，但液壓存在較大的超調(diào)和振動(dòng)，這對換擋品質(zhì)和駕乘舒適性而言都是不利的。此外，不計(jì)階躍時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)誤差，跟蹤誤差都在[-500 0]Pa范圍內(nèi)，遠(yuǎn)大于筆者設(shè)計(jì)控制器作用下的液壓跟蹤誤差。為檢驗(yàn)DCT離合器電液控制閥輸出液壓的動(dòng)態(tài)跟蹤效果，選取正弦波r=3×105sin（5t+7）為期望液壓。圖4c為在筆者所設(shè)計(jì)的控制器和PI控制器作用下DCT離合器電液控制閥的液壓跟蹤曲線對比，圖4d為相應(yīng)的跟蹤誤差曲線對比。相比結(jié)構(gòu)簡單的PI控制器，筆者所設(shè)計(jì)的控制器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間較長，在動(dòng)態(tài)跟蹤期望液壓時(shí)會存在稍許延時(shí)，從而導(dǎo)致DCT離合器電液控制閥的輸出液壓的跟蹤誤差變大，在[-30 000 30 000]Pa范圍內(nèi)，大于在PI控制器作用下DCT離合器電液控制閥的輸出液壓跟蹤誤差，在[-10 000 10 000]Pa范圍內(nèi)。但在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，在筆者所設(shè)計(jì)控制器作用下，DCT離合器電液控制閥從零跟蹤上期望液壓時(shí)變化平穩(wěn)，而在PI控制器作用下則存在較大超調(diào)與振動(dòng)。

圖4 名義參數(shù)下仿真結(jié)果Fig.4 Simulation results in nominal condition

3.3 非名義參數(shù)仿真結(jié)果

黏溫特性作為液壓油的重要特性，其對控制器的控制效果有很大影響。由于汽車需要在不同的環(huán)境下行駛，環(huán)境溫度變化較大，液壓油的溫度也隨之不斷變化，在北方冬季最冷時(shí)可達(dá)-30℃。此外，汽車在行駛中，液壓油會因吸收熱量或做功導(dǎo)致油溫升高，最高可達(dá)80℃。圖5a為在相同輸入信號作用下，液壓油溫度不同時(shí)DCT離合器電液控制閥的壓力響應(yīng)曲線，從圖5a可以看出，液壓油的溫度越高，壓力的響應(yīng)速度越慢。除此之外，在實(shí)際工作中，液壓油會隨著含氣量的不斷增加而導(dǎo)致其彈性模量逐漸下降，這會對液壓油的壓力響應(yīng)速度產(chǎn)生影響，圖5b為在相同輸入信號作用下，液壓油彈性模量不同時(shí)DCT離合器電液控制閥的壓力響應(yīng)曲線。從圖5b可以看出，隨著液壓油彈性模量的下降，壓力的響應(yīng)速度隨之變慢?？梢?，液壓油溫度的升高和彈性模量的下降，都會對控制器的控制效果產(chǎn)生不良影響，不利于換擋的快速性。

圖5 DCT離合器電液控制閥的壓力響應(yīng)曲線比較Fig.5 Pressure response with different temperature

為檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的控制器是否對液壓以及彈性模量的變化具有魯棒性，筆者選取液壓油壓力響應(yīng)速度最慢的極端情況，將液壓油的溫度上調(diào)至80℃，彈性模量下調(diào)30%，即βe=7×108Pa，選擇與名義參數(shù)模型下相同的期望液壓，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步檢驗(yàn)控制器的控制效果。圖6a，圖6b分別為參考液壓為方波時(shí)，在筆者所設(shè)計(jì)的控制器和PI控制器作用下DCT離合器電液控制閥的液壓跟蹤曲線對比以及相應(yīng)的跟蹤誤差曲線對比。在筆者所設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)的作用下，仿真結(jié)果與名義參數(shù)時(shí)的仿真結(jié)果差別不大。正階躍時(shí)，DCT離合器電液控制閥輸出液壓跟蹤上期望液壓所需時(shí)間為0.1 s，負(fù)階躍時(shí)，跟蹤上期望液壓所需時(shí)間為0.25 s，穩(wěn)態(tài)時(shí)跟蹤誤差在[-50 50]Pa范圍內(nèi)，且系統(tǒng)不存在超調(diào)和振蕩。而在PI控制器作用下，由于工況發(fā)生了改變，而PI控制器無法針對這一變化對其控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其控制效果相比名義參數(shù)時(shí)的仿真結(jié)果變化明顯：雖然DCT離合器電液控制閥在正負(fù)躍變時(shí)追蹤上期望液壓所需時(shí)間相比名義參數(shù)時(shí)變化不大，分別為0.22 s和0.23 s;但是跟蹤誤差明顯變大，穩(wěn)態(tài)時(shí)跟蹤誤差在[-10 000 0]Pa范圍內(nèi)，且系統(tǒng)超調(diào)增大，系統(tǒng)振動(dòng)更加劇烈。圖6c，圖6d分別為參考液壓為正弦波時(shí)在筆者設(shè)計(jì)的控制器和PI控制器作用下DCT離合器電液控制閥的液壓跟蹤曲線對比以及相應(yīng)的跟蹤誤差曲線對比。在筆者設(shè)計(jì)控制器的作用下動(dòng)態(tài)跟蹤誤差仍在[-30 000 30 000]Pa范圍內(nèi)，與名義參數(shù)時(shí)變化不大。而在PI控制器的作用下動(dòng)態(tài)跟蹤誤差在[-10 000 10 000]Pa范圍內(nèi)，雖與名義參數(shù)時(shí)相差不大。但是DCT離合器電液控制閥由零跟上期望液壓過程中振蕩更加劇烈，超調(diào)變大。

圖6 變參數(shù)時(shí)仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results in non-nominal condition

由此可見，在筆者設(shè)計(jì)的控制器作用下，DCT離合器電液控制閥輸出液壓能對期望液壓進(jìn)行很好的跟蹤，并且對液壓油溫度變化以及彈性模量變化具有很好的魯棒性，其控制效果優(yōu)于工業(yè)中常用的PI控制器。

4 結(jié)語

筆者為解決對DCT離合器電液控制閥輸出液壓的快速精確控制問題，首先，基于DCT離合器電液控制閥的工作原理及動(dòng)力學(xué)特性，建立了面向控制器設(shè)計(jì)的非線性模型。其次，考慮到DCT離合器電液控制閥具有高度非線性，應(yīng)用backstepping控制方法進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，對DCT離合器電液控制閥輸出液壓進(jìn)行跟蹤控制，并考慮液壓油黏溫特性對系統(tǒng)的影響。同時(shí)給出相同實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)PI控制器作用下的系統(tǒng)的仿真結(jié)果作為對比。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該非線性控制器能對DCT離合器電液控制閥輸出液壓進(jìn)行很好地控制，并且對液壓油溫度變化以及彈性模量的變化具有很好的魯棒性，設(shè)計(jì)合理有效。并且其控制效果優(yōu)于工業(yè)中常用的PI控制器。在實(shí)際情況中，由于DCT離合器電液控制閥閥芯的位移以及速度無法測量，而且筆者并未分析控制參數(shù)與系統(tǒng)超調(diào)，跟蹤誤差以及跟蹤時(shí)間之間的關(guān)系，因此，筆者的后續(xù)工作是使用ISS分析所設(shè)計(jì)控制器各個(gè)控制參數(shù)與控制指標(biāo)之間的關(guān)系，通過設(shè)計(jì)非線性觀測器對DCT離合器電液控制閥的閥芯位移以及速度進(jìn)行觀測，并結(jié)合所設(shè)計(jì)的backstepping控制器以及非線性觀測器對DCT離合器電液控制閥實(shí)物進(jìn)行控制，進(jìn)行硬件在環(huán)仿真，檢驗(yàn)控制器的實(shí)時(shí)控制效果。最后，將所設(shè)計(jì)控制器及觀測器嵌入至DCT控制單元內(nèi)，檢驗(yàn)其在換擋過程中的控制效果。筆者設(shè)計(jì)的控制器每個(gè)控制參數(shù)與系統(tǒng)超調(diào)，跟蹤誤差以及跟蹤時(shí)間之間的關(guān)系可通過ISS分析得到。

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[1]牛銘奎，葛安林，金倫，等.雙離合器式自動(dòng)變速器簡介[J].汽車工藝與材料，2002（12）：36-38.

NIU Mingkui，GE Anlin，JIN Lun，et al.Introduction of Dual Clutch Transmission[J].Automobile Technology ＆ Material，2002（12）：36-38.

[2]BALAU A E，LAZAR C.Predictive Control of an Electro-Hydraulic Actuated Wet Clutch[C]∥Proceedings of the 15th International Conference on Theory，Control and Computing.Sinaia：IEEE，2011：1-6.

[3]BALAU A E，CARUNTU C F，LAZAR C.Simulation and Control of an Electro-hydraulic Actuated Clutch[J].Mechanical Systems and Signal Processing，2011，25（6）：1911-1922.

[4]LAZAR C，CARUNTU C F，BALAU A E.Modeling and Predictive Control of an Electrohydraulic Actuated Wet Clutch for Automatic Transmission[C]∥Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics.Bari：IEEE，2010：256-261.

[5]EDELAAR M J W H.Model and Control of a Wet Plate Clutch[D].Holland：College of Mechanical Engineering，Eindhoven University of Technology，1997.

[6]KARAM M E，JIAO Zongxia，ZHANG Huaqing.PID Controller Optimization by GA and Its Performances on the Electro-Hydraulic Servo Control System[J].Chinese Journal of Aeronautics，2008，21（4）：378-384.

[7]李旭東，廖中浩，孟嬌.基于CMOS攝像頭的智能車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2013，31（4）：414-418.

LI Xudong，LIAO Zhonghao，MENG Jiao.Intelligent Vehicle Control System Design and Realization Based on CMOS Camera[J].Journal of Jilin University：Information Science Edition，2013，31（4）：414-418.

[8]ISIDORI.Nonlinear Control Systems[M].3rd ed.Berlin：Springer-Verlag，1995.

[9]KHALIL H.Nonlinear Systems[M].3rd ed.NJ：Prentice-Hall，2007.

[10]王彥全，趙衍輝，楊曉翠，等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣義Backstepping預(yù)測控制[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：理學(xué)版，2010，48（5）：828-834.

WANG Yanquan，ZHAO Yanhui，YANG Xiaocui，et al.Neural Networks Predictive Control via Generalized Backstepping[J].Journal of Jilin University：Science Edition，2010，48（5）：828-834.

[11]TAN Y L，CHANG J，TAN H L.Adaptive Backstepping Control and Friction Compensation for AC Servo with Inertia and Load Uncertainties[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2003，50（5）：944-952.

[12]BOLRK W，SASIADEK J.Singularity of Backstepping Control for Nonlinear Systems[C]∥Proceedings of the American Control Conference.New York：IEEE，2002：2689-2694.

[13]欣白宇.GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的軌壓控制研究[D].長春：吉林大學(xué)通信工程學(xué)院，2012.

XIN Baiyu.Research on Rail Pressure Control of GDI Engine[D].Changchun：College of Communication Engineering，Jilin University，2012.

[14]田璐.雙離合器式自動(dòng)變速器的換擋動(dòng)力學(xué)分析與控制[D].長春：吉林大學(xué)通信工程學(xué)院，2012.

TIAN Lu.Shift Dynamics and Control of Gearshifts on Dual-clutch Transmissions[D].Changchun：College of Communication Engineering，Jilin University，2012.

[15]顧振宇.雙離合器式自動(dòng)變速器電液控制系統(tǒng)研究[D].長春：吉林大學(xué)通信工程學(xué)院，2007.

GU Zhenyu.Research on DCT Electro-Hydraulic Control System[D].Changchun：College of Communication Engineering，Jilin University，2007.

[16]HASSAN K K.Nonlinear System[M].3rd ed.New York：Macmillan Publishing Company，1992.