【摘要】 由于受离合器的非线性动态特性、外部扰动以及参数时变等因素的影响,实现自动离合器的精确接合过程控制非常困难。采用局线性化模糊滑模控制器(RWLFSMC)实现对无刷直流电动机驱动的自动离合器位置控制,RWLFSMC采用局部线性化技术来减少模糊规则数,同时设计缩放因子调整器来调整输出增益,保证控制器的实时性和有效性。数值模拟结果表明,与传统的模糊滑模控制器(FSMC)相比,RWLFSMC具有良好的轨迹追踪性能,此外对外部扰动、时延、参数时变等具有较高的鲁棒性。
关键词:汽车 机械式自动变速器 自动离合器 模糊控制 局部线性化技术
近年来,机械式自动变速器(AMT)在汽车上的应用已经成为国内外研究的热点之一[1~2],作为AMT的重要组成部分,自动离合器要求具有自动分离、接合离合器,适应不同的汽车驾驶条件以及快速反映驾驶员的操作意图等特点。离合器的结合过程对AMT车辆性能具有较大的影响,因此研究自动离合器的接合控制规律是十分必要的。通常自动离合器控制系统由上、下2层控制器组成,上层获得离合器接合规律,下层控制离合器按接合规律进行动作[3]。但由于离合器的非线性动态特性、时延、外部扰动和参数时变等,离合器的自动控制十分困难。国内外已经进行了大量的研究,提出了一些控制策略和控制方法[4~7]。
针对自动离合器的接合规律特性,采用局部线性化模糊滑模控制器(RWLFSMC)来实现离合器的自动控制。为了提高自动离合器的实时性,引入局部线性化技术来减少模糊控制规则数,同时,采用缩放因子调整器(SFT)来调整输出增益。
用2个膜片弹簧摩擦片连接发动机与变速箱来实现扭矩的传输。为便于对自动离合器进行动态分析以及控制器的设计,首先建立自动离合器的模型,将该离合器控制系统分为2部分:无刷直流电动机建模和带有机械执行机构的离合器建模。
无刷直流电动机具有结构简单、运行可靠、维护方便以及运行效率高和调速性好等优点,因此,采用三相永磁同步无刷直流电动机作为电子伺服执行机构。该电动机可产生正弦感应电磁力,电动机的3个定子绕组以120°夹角均布于圆周。
SFT的输出由下列策略决定:①当状态点接近切换面时,要求较小的控制信号,以减小缩放因子的值。②当状态点远离切换面时,增大缩放因子使状态点快速趋近切换面。
使用模糊滑模和局部线性化模糊滑模控制器来实现对无刷直流电动机驱动的自动离合器位置控制。数值模拟结果显示RWLFSMC明显优于FSMC。RWLFSMC由于采用SFT来调整输出增益,能够适应许多未知条件,从而具有更强的鲁棒性。局部线性化技术的应用减少了传统模糊滑模控制器中的模糊规则数,降低了控制算法的复杂度,因此能够实现对自动离合器的实时控制。
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