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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：本发明公开了一种用于电驱动无同步器AMT的快速柔性挂挡控制方法。该方法将三自由度齿套碰撞模型简化为单自由度滑块——弹簧动态模型，通过控制挂挡过程中无同步器AMT接合齿套之间的接触力，以实现快速柔性挂挡。为验证本发明的有效性，分别进行了快速柔性控制方法和传统控制方法下的两挡AMT换挡台架试验，结果证明快速柔性挂挡控制方法可以在换挡冲击很小的前提下明显缩短换挡时间，有效解决了电驱动无同步器AMT换挡冲击与换挡时间之间的矛盾。本发明可以应用于纯电和混合动力两种驱动模式。

主权项：1.一种用于电驱动无同步器AMT的快速柔性挂挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.充分考虑接合套端和整车端弹性半轴的影响，建立挂挡过程中齿套间的三自由度碰撞模型；其周——轴向动力学方程为： 定义常数系数k1、k2分别为：k1＝Rcosβ-μsinβ1-5k2＝Rsinβ+μcosβ1-6Tv为驱动端的拖曳力矩，R为结合齿套分度圆半径，θin、分别为驱动端角位移、角加速度，θload、分别为整车端角位移、角速度和角加速度，Tc为驱动端转矩，Tload为整车端等效阻力矩，K为弹性半轴等效刚度；D为弹性半轴等效阻尼，θslv、分别为接合套端角位移、角速度和角加速度，FN为接合套所受法向接触力，β为接合套、接合齿圈倒角度数，为接合套接合齿圈在接触面法线方向的相对速度，μ为接触面的摩擦系数，Fs为换挡力，Fsf为接合套轴向阻力，为接合套轴向加速度,mslv为接合套质量，Jin、Jslv、JLoad分别为接合齿圈、接合套、整车端转动惯量；步骤2.建立逆齿拨齿阶段的动力学模型，分析快速柔性挂挡控制方法的可行性；Td为拨齿力矩，为接合套角加速度；通过分析得到逆齿拨齿成功的条件： 在齿套角速度、角加速度双同步的前提下恒成立；对于顺齿拨齿该结论依然成立；因此即使是很小的换挡力也可拨齿成功，对换挡力需求的降低，为设计柔性换挡控制策略奠定了基础；步骤3.对步骤1中的动力学模型简化为两圆形物体的正面碰撞，并进一步等效为滑块——弹簧单自由度动态系统；等效过程如下：1将齿套间的三自由度碰撞模型简化为二自由度正面球体碰撞模型；2将二自由度正面球体碰撞模型等效为滑块——弹簧单自由度动态模型过程如下：由能量守恒得： ΔE为碰撞前后能量损失，分别表示简化为二自由度正面碰撞模型后接合齿套碰撞前的等效速度，分别表示为简化后结合齿套碰撞后的等效速度，T-、T+分别为简化后后系统碰撞前后的能量，min，ms为二自由度正面碰撞模型中两小球的质量；由动量守恒得： 将碰撞过程结束，两物体分离时相对速度与刚接触时得相对速度之比定义为恢复系数，用e表示； 将1-18代入1-161-17中，得 简化得： 步骤4.推导弹簧控制系统数学模型；具体为： t为时间，是时域中相关函数的自变量；Fst、δt、分别为时域中的换挡力、弹簧变形量、变形速度、变形加速度，且皆为以t为自变量的函数；m为等效为滑块——弹簧单自由度动态模型后滑块的质量，即接合套、接合齿圈的等效质量；对式1-22进行拉普拉斯变换可得： 其中s为时间t拉氏变换后复变量，即频域方程中的自变量，Fss、δs、分别拉氏变换后的换挡力、弹簧变形量、变形速度、变形加速度，且皆为以s为自变量的函数；δ-，分别为弹簧初始的变形量和变形速度，即碰撞前的弹簧状态量，则有：δ-＝01-24将式1-24代入1-23中并化简可得： 令 Kp、Ki、Kd为PID控制器的比例、积分、微分环节调节系数；此处引入PID控制器，令换挡力Fss等于PID控制器的传递函数与弹簧变形量δs积的相反数，以此建立换挡力与弹簧变形量之间的数学关系；将式1-26代入1-25得： 其中，定义即为PID的传递函数；步骤5.对步骤4中的控制系统进行简化；该控制系统输入为0，对控制系统作如下转化：将弹簧变形前，系统的动量看作脉冲干扰，且将其定义为rs，对等式1-25左右同时除得： 此时系统转化为以rs为输入，δs为输出的负反馈系统；步骤6.由步骤5简化得到的控制系统，求得系统的开环和闭环传递函数，并通过根轨迹分析法设计PID控制器，确定最优控制参数；具体如下：PID控制器的参数确定为Kp、Ki＝0，Kd＝2.3。

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