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原文传递避障工况下AMT主动控制研究

论文题名：	避障工况下AMT主动控制研究
关键词：	轻型商用车;电控机械式自动变速器;避障工况;轨迹规划;跟踪控制;主动控制
摘要：	近年来，商用车的保有量和市场占有率都在持续增加，而电控机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission，AMT）凭借着结构稳定简单、工作效率高、油耗量低、耐久性好以及不高的集成预算等等优点，被广泛地搭载在商用车上。然而，与轿车截然不同，轻型商用车（LCV）由于具有较大的整车轴距和载荷重量，较为复杂的车辆行驶工况和路面情况，以及较高的驾驶员换挡强度等特点，导致驾驶员的视野很受限制，前方行驶道路的突变，例如路面凸起、坑洼等，极为容易导致驾驶员操作不及，从而引起AMT车辆换挡顿挫、车辆动力性降低以及严重的交通事故，严重影响了驾驶员的舒适性以及行车安全性。　　鉴于上述问题，本文结合企业AMT软件开发项目，以轻型商用车AMT为研究对象，针对车辆在行驶过程中所遇路面突变等情况，结合现有的车辆智能控制技术，对避障工况下的车辆横、纵向控制和AMT换挡控制进行了深入研究，提出了避障工况下的AMT主动控制策略，使车辆能够以较好的换挡品质和舒适度进行行驶。本文的主要研究内容和结论如下：　　（1）避障工况下动力学模型建立；针对车辆的行驶环境，首先明确静态的避障目标，并对动力学进行分析；其次，基于MATLAB/Simulink分别搭建了车辆侧向及纵向动力学模型，并通过对比实验对模型控制效果进行了验证。　　（2）避障工况下车辆轨迹规划与跟踪控制系统设计；首先，利用五次多项式对静态避障轨迹进行规划；其次，以车辆动力学模型为基础，利用模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)理论对车辆横、纵向控制下的横向路径跟踪器、纵向车速跟踪控制器以及横纵向综合控制系统进行设计，并对控制器的综合控制性能进行了仿真验证，为实现下文避障工况下的AMT主动控制提供了控制前提。　　（3）避障工况下AMT主动控制策略设计；首先，以避障工况下纵向跟踪控制中的期望安全车速为输入，设计纵向车速控制器，将车辆横纵向控制与AMT换挡控制进行了紧密联系；其次，根据AMT换挡过程和评价指标，制定了车辆动力性换挡规律以及发动机、离合器和变速器协调控制策略，随后针对避障工况下的发动机转速和转矩波动的关键性问题，设计了模糊PID控制器对发动机转速进行主动调速控制；最后，为实现对执行机构进行实时、准确的控制，利用动态滑膜控制算法设计了动态滑模控制器，并在理论上证明了控制算法的稳定性。　　（4）基于MATLAB/Simulink的控制策略仿真验证；首先对制定的主动控制策略进行了循环换挡仿真，实验结果证明了控制策略在循环换挡过程中有较好的有效性和准确性；随后分别对避障工况下的升、降挡过程进行了仿真验证，仿真结果显示控制策略能够有效地降低离合器主、从动盘的转速差，并提高了换挡品质和驾驶舒适性；最后，对避障工况下的选换挡电机的控制器控制效果进行了对比验证，结果表明该控制器控制下的AMT控制系统在换挡时间、鲁棒性、抗干扰能力等方面都有较好的表现。
作者：	卢祥伟
专业：	工程(车辆工程)
导师：	叶明;贾科林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2023