HMCVT變速箱全生命周期自適應(yīng)算法研究

郭帥 胡永慧 孫曉鵬 李苑瑋

（濰柴動力股份有限公司 山東省濰坊市 261000）

隨著工業(yè)化的發(fā)展，非道路車輛對HMCVT變速箱的需求不斷增加，對非道路車輛的性能要求也是不斷增加[1]。在變速箱控制系統(tǒng)中，隨著變速箱使用周期的增加，變速箱離合器會發(fā)生磨損老化，導(dǎo)致離合器滑膜點(diǎn)不準(zhǔn)確，影響換擋性能，甚至?xí)l(fā)生損壞離合器的現(xiàn)象[2]。HMCVT變速箱控制系統(tǒng)需要一套全生命周期自適應(yīng)算法[3]，來解決離合器磨損老化帶來的滑膜點(diǎn)不準(zhǔn)確問題。傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)方式大多應(yīng)用在變速箱整車下線的時候，主要計算閥滑膜參數(shù)點(diǎn)電流值的基準(zhǔn)值，經(jīng)過一次自學(xué)習(xí)之后，將相應(yīng)滑膜參數(shù)點(diǎn)的電流值存儲下來，以后隨著離合器磨損和老化，該參數(shù)便不會發(fā)生改變。為解決這些問題，整機(jī)廠會定期對變速箱進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，并對閥進(jìn)行重新自學(xué)習(xí)，更新閥的滑膜參數(shù)點(diǎn)的電流值。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上引入滑膜參數(shù)偏移量的概念，基于Simulink 對偏移量采用最小二乘法的方式進(jìn)行計算，最終在自學(xué)習(xí)結(jié)束之后，基于變速箱運(yùn)行時間對滑膜點(diǎn)進(jìn)行修正，并對比與傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)控制方案的優(yōu)劣。

1 傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)算法

傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)算法的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其核心思想是，通過給定需要自學(xué)習(xí)的電磁閥一定的需求電流值[5]，并且逐漸增加，直到變速箱速差小于一定值，代表自學(xué)習(xí)結(jié)束，同時將所學(xué)習(xí)到的滑膜點(diǎn)數(shù)值存儲到控制器的EE 中。

圖1：傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)算法的結(jié)構(gòu)框圖

通過給某一個閥X 一定的電流值i_CltX，如公式（1）所示，逐漸增加需求電流值，采集變速箱輸入軸n_InRaw 和輸出軸轉(zhuǎn)速n_Out，如公式（2）所示，根據(jù)變速箱輸出軸轉(zhuǎn)速和變速箱實際速比ig 反推輸入軸轉(zhuǎn)速n_In。

延時delt_t 的時間，同時計算輸入軸實際轉(zhuǎn)速和理論轉(zhuǎn)速的偏差，如公式（3）所示，當(dāng)輸入軸實際采集的轉(zhuǎn)速與反推得到的輸入軸轉(zhuǎn)速之差delt_n 小于一定值時，代表達(dá)到滑膜點(diǎn)，變速箱自學(xué)習(xí)結(jié)束；反之，增大閥的驅(qū)動電流i_CltX，重新判斷轉(zhuǎn)速差delt_n。

自學(xué)習(xí)結(jié)束之后，將作為i_CltX 滑膜點(diǎn)電流值存儲EEPROM內(nèi)的，下一次控制器上電，控制器會使用學(xué)習(xí)到的i_CltX 參數(shù)進(jìn)行換擋執(zhí)行。

2 全生命周期自適應(yīng)算法

全生命周期自適應(yīng)算法是以傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)算法為基礎(chǔ)，EE 的存儲結(jié)果是滑膜點(diǎn)的差值，同時不會將一次自學(xué)習(xí)結(jié)果作為最終結(jié)果，而是通過學(xué)習(xí)多次，每次將學(xué)習(xí)到的數(shù)值存儲下來，計算每一次自學(xué)習(xí)得到的滑膜點(diǎn)的差值，采用遞歸最小二乘法的方式，得到最終的差值，結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2：全生命周期自適應(yīng)算法的結(jié)構(gòu)框圖

在基于傳統(tǒng)自學(xué)習(xí)方法計算得到的滑膜點(diǎn)的基礎(chǔ)上，如公式（4）所示，減去EE 內(nèi)原始的滑膜點(diǎn)數(shù)值，得到滑膜點(diǎn)的偏差值delt_i_base。

基于最小二乘法，如公式（5）所示，對該公式求導(dǎo)，導(dǎo)數(shù)為0 的點(diǎn)，即為計算多次自學(xué)習(xí)得到的滑膜點(diǎn)的理想偏差值delt_i_Final；最終，根據(jù)公式（6）計算得到，存儲在EE 的滑膜點(diǎn)數(shù)值。

在自學(xué)習(xí)結(jié)束后，實際應(yīng)用所學(xué)習(xí)的滑膜的電流值的時候，會考慮時間的修正，隨著整車運(yùn)行時間的增加，對實際滑膜的電流值進(jìn)行修正，避免運(yùn)行時間過長之后，滑膜點(diǎn)發(fā)生改變，導(dǎo)致?lián)Q擋沖擊變大，影響駕駛員駕駛感受。

3 臺架測試

臺架上進(jìn)行的自學(xué)習(xí)算法如圖3所示，從上往下分別是1 擋離合器，2 擋離合器，倒擋離合器，液壓檔離合器自學(xué)習(xí)的曲線，一共進(jìn)行了6 次自學(xué)習(xí)，由于存在控制偏差，每次自學(xué)習(xí)出來的結(jié)果都會存在一定誤差。

圖3：自學(xué)習(xí)算法測試

各擋位6 次自學(xué)習(xí)結(jié)果如表1所示，自學(xué)習(xí)過程中，溫度一直維持在50 攝氏度左右，排除溫度對滑膜點(diǎn)學(xué)習(xí)過程中影響。

表1：各個擋位自學(xué)習(xí)結(jié)果

多次進(jìn)行自學(xué)習(xí)之后，每次學(xué)習(xí)后的值，取偏差進(jìn)行處理，從而得到最終的自學(xué)習(xí)值，由于每次自學(xué)習(xí)的值都會有偏差，取多次自學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行最小二乘法加權(quán)處理，可以有效減少自學(xué)習(xí)時偶然誤差造成的某一次學(xué)習(xí)到的值不準(zhǔn)確的問題。

4 總結(jié)

本文基于HMCVT變速箱對全生命周期自學(xué)習(xí)算法進(jìn)行了研究，可以顯著改善偶然誤差導(dǎo)致將不是很合理的錯誤值更新進(jìn)最終自學(xué)習(xí)結(jié)果中，使自學(xué)習(xí)結(jié)果更加合理化。