车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆.pdf

本发明公开了一种车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆，所述控制装置包括：信号检测单元(1)，用于采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；以及模糊控制单元(2)，连接所述信号检测单元(1)，用于根据踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。本发明车辆离合器起步控制装置可满足不同起步条件和驾驶需求，提高控制精度。

权利要求书1.  一种车辆离合器起步控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：信号检测单元(1)，用于采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；以及模糊控制单元(2)，连接所述信号检测单元(1)，用于根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。2.  根据权利要求1所述的车辆离合器起步控制装置，其特征在于，所述模糊控制单元(2)包括：起步压力确定模块(21)，与所述信号检测单元(1)连接，用于根据所述踏板位移、踏板下降速度以及起步条件确定油缸的起步压力；模糊量化模块(22)，与所述信号检测单元(1)连接，用于将所述踏板位移及踏板下降速度作为模糊控制输入量，通过模糊量化分别获得踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量；模糊推理模块(23)，与所述模糊量化模块(22)连接，用于根据模糊规则对所述踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量的模糊输出量；模糊判决模块(24)，与所述模糊推理模块(23)连接，用于对所述油缸压力增量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量的模糊控制输出量；以及油缸压力确定模块(25)，分别连接所述起步压力确定模块(21)、模糊判决模块(24)，用于将所述起步压力与油缸压力增量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力。3.  根据权利要求2所述的车辆离合器起步控制装置，其特征在于，所述信号检测单元(1)还用于检测发动机转速；所述模糊量化模块(22)还用于将所述发动机转速作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速的模糊输入量；所述模糊推理模块(23)还用于根据模糊规则对所述踏板位移的模糊输入量及发动机转速的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量的模糊输出量；所述模糊判决模块(24)还用于对油缸压力变化量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化量的模糊控制输出量；所述油缸压力确定模块(25)还用于将所述第一压力与所述油缸压力变化量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第二压力。4.  根据权利要求3所述的车辆离合器起步控制装置，其特征在于，所述模糊控制单元(2)还包括：比较模块(26)，分别连接所述信号检测单元(1)、模糊推理模块(23)和油缸压力确定模块(25)，用于比较发动机转速与设定的离合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制所述模糊推理模块(23)确定所述油缸压力增量的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块(25)输出油缸的第一压力；如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制所述模糊推理模块(23)确定所述油缸压力变化量的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块(25)输出油缸的第二压力；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制所述油缸压力确定模块(25)输出设定的油缸压力。5.  一种车辆离合器起步控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。6.  根据权利要求5所述的车辆离合器起步控制方法，其特征在于，所述油缸的压力的确定方法包括：根据所述踏板位移、踏板下降速度以及起步条件确定油缸的起步压力；将所述踏板位移及踏板下降速度作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量的模糊输出量；对所述油缸压力增量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量的模糊控制输出量；将所述起步压力、油缸压力增量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力。7.  根据权利要求6所述的车辆离合器起步控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：采集发动机转速；将所述发动机转速作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移的模糊输入量及发动机转速的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量的模糊输出量；对所述油缸压力变化量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化 量的模糊控制输出量；将油缸压力变化量模糊控制输出量与所述第一压力相加，确定油缸的第二压力。8.  根据权利要求7所述的车辆离合器起步控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：比较发动机转速与设定的离合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制确定油缸压力增量的模糊输出量，输出油缸的第一压力；如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制确定油缸压力变化量的模糊输出量，输出油缸的第二压力；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制输出设定的油缸压力。9.  根据权利要求7或8所述的车辆离合器起步控制方法，其特征在于，所述踏板位移、踏板下降速度、发动机转速、油缸压力增量以及油缸压力变化量的模糊语言值分别为：{LO，LS，LM，LB}，{dLO，dLS，dLM，dLB}，{NeO，NeS，NeM，NeB}，{dPO，dPS，dPM，dPB}，{dFO，dFS，dFM，dFB}。10.  一种包括根据权利要求1-4中任一项所述的车辆离合器起步控制装置的车辆。

说明书车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆
技术领域
本发明涉及车辆工程中的变速控制，具体地，涉及一种车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆。
背景技术
车辆无级变速器(Continuously Variable Transmission，CVT)起步离合器控制是CVT控制系统的关键技术之一。
而现有的无级变速器起步离合器主要有液力变矩器、湿式多片离合器以及电磁离合器。液力变矩器可使车辆获得良好的起步性能，但由于结构复杂，价格昂贵，维护不便等缺点制约了其进一步的发展。随着电子技术发展，各生产厂商倾向于用湿式多片离合器和电磁离合器作为车辆的起步离合器。但是为了实现快速而平顺的起步特性，精确控制离合器与发动机的结合过程十分关键。
目前一般使用的是比例控制方法。然而该控制方法随着车辆起步路况(例如上下坡、弯道、湿滑路面等)不同和驾驶员操作意图随机变化，不能很好满足车辆在各种条件下的起步要求，而且起步伴随冲击等现象，使车辆驾驶舒适性大大降低，同时不易实现对无级变速器起步的准确控制，控制精度较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆，可满足不同起步条件和驾驶需求，提高控制精度。
为了实现上述目的，本发明提供一种车辆离合器起步控制装置，所述控 制装置包括：信号检测单元，用于采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；以及模糊控制单元，连接所述信号检测单元，用于根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。
优选地，所述模糊控制单元包括：起步压力确定模块，与所述信号检测单元连接，用于根据所述踏板位移、踏板下降速度以及起步条件确定油缸的起步压力；模糊量化模块，与所述信号检测单元连接，用于将所述踏板位移及踏板下降速度作为模糊控制输入量，通过模糊量化分别获得踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量；模糊推理模块，与所述模糊量化模块连接，用于根据模糊规则对所述踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量的模糊输出量；模糊判决模块，与所述模糊推理模块连接，用于对所述油缸压力增量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量的模糊控制输出量；以及油缸压力确定模块，分别连接所述起步压力确定模块、模糊判决模块，用于将所述起步压力与油缸压力增量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力。
优选地，所述信号检测单元还用于检测发动机转速；所述模糊量化模块还用于将所述发动机转速作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速的模糊输入量；所述模糊推理模块还用于根据模糊规则对所述踏板位移的模糊输入量及发动机转速的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量的模糊输出量；所述模糊判决模块还用于对油缸压力变化量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化量的模糊控制输出量；所述油缸压力确定模块还用于将所述第一压力与所述油缸压力变化量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第二压力。
优选地，所述模糊控制单元还包括：比较模块，分别连接所述信号检测单元、模糊推理模块和油缸压力确定模块，用于比较发动机转速与设定的离 合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制所述模糊推理模块确定所述油缸压力增量的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块输出油缸的第一压力；如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制所述模糊推理模块确定所述油缸压力变化量的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块输出油缸的第二压力；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制所述油缸压力确定模块输出设定的油缸压力。
本发明提供的另一种技术方案：一种车辆离合器起步控制方法，所述控制方法包括：采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。
优选地，所述油缸的压力的确定方法包括：根据所述踏板位移、踏板下降速度以及起步条件确定油缸的起步压力；将所述踏板位移及踏板下降速度作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量的模糊输出量；对所述油缸压力增量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量的模糊控制输出量；将所述起步压力、油缸压力增量的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力。
优选地，所述控制方法还包括：采集发动机转速；将所述发动机转速作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移的模糊输入量及发动机转速的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量的模糊输出量；对所述油缸压力变化量的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化量的模糊控制输出量；将油缸压力变化量模糊控制输出量与所述第一压力相加，确定油缸的第二压力。
优选地，所述控制方法还包括：比较发动机转速与设定的离合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制确定油缸压力增量的模糊输出量，输出油缸的第一压力；如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制确定油缸压力变化量的模糊输出量，输出油缸的第二压力；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制输出设定的油缸压力。
优选地，所述踏板位移、踏板下降速度、发动机转速、油缸压力增量以及油缸压力变化量的模糊语言值分别为：{LO，LS，LM，LB}，{dLO，dLS，dLM，dLB}，{NeO，NeS，NeM，NeB}，{dPO，dPS，dPM，dPB}，{dFO，dFS，dFM，dFB}。
本发明提供的又一种技术方案：一种包括上述车辆离合器起步控制装置的车辆。
本发明车辆离合器起步控制装置、控制方法及车辆可根据车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，确定油缸的压力，精确控制离合器的结合过程，提高控制精度，可满足不同的起步条件及驾驶需求。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明车辆离合器起步控制装置的结构示意图；
图2是本发明中模糊控制单元的结构示意图；
图3是本发明车辆离合器起步控制方法的流程图；
图4是本发明油缸压力增量的模糊规则表；
图5是本发明油缸压力变化量的模糊规则表。
附图标记说明
1      信号检测单元                 2       模糊控制单元
21     起步压力确定模块             22      模糊量化模块
23     模糊推理模块                 24      模糊判决模块
25     油缸压力确定模块             26      比较模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明车辆离合器起步控制装置包括：信号检测单元1，用于采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；以及模糊控制单元2，连接所述信号检测单元1，用于根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压力。
本发明车辆离合器起步控制装置可根据车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，确定油缸的压力，从而精确控制离合器结合的过程，提高控制精度，可满足不同的起步条件及驾驶需求。
如图2所示，所述模糊控制单元2包括：起步压力确定模块21，与所述信号检测单元1连接，用于根据所述踏板位移L、踏板下降速度dL以及起步条件确定油缸的起步压力F0(其中，起步压力F0为固定值)；模糊量化模块22，与所述信号检测单元1连接，用于将所述踏板位移L、踏板下降速度dL作为模糊控制输入量，通过模糊量化分别获得踏板位移的模糊输入量及 踏板下降速度的模糊输入量；模糊推理模块23，与所述模糊量化模块22连接，用于根据模糊规则对所述踏板位移L的模糊输入量及踏板下降速度dL的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量dP的模糊输出量；模糊判决模块24，与所述模糊推理模块23连接，用于对所述油缸压力增量dP的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量dP的模糊控制输出量；以及油缸压力确定模块25，分别连接所述起步压力确定模块21、模糊判决模块24，用于将所述起步压力F0与油缸压力增量dP的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力F1。
所述信号检测单元1还用于检测发动机转速Ne；所述模糊量化模块22还用于将所述发动机转速Ne作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速Ne的模糊输入量；所述模糊推理模块23还用于根据模糊规则对所述踏板位移L的模糊输入量及发动机转速Ne的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量dF的模糊输出量；所述模糊判决模块24还用于对油缸压力变化量dF的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化量dF的模糊控制输出量；所述油缸压力确定模块25还用于将所述第一压力F1与所述油缸压力变化量dF的模糊控制输出量相加，确定油缸的第二压力F2。
图2所示，所述模糊控制单元2还包括：比较模块26，分别连接所述信号检测单元1、模糊推理模块23和油缸压力确定模块25，用于比较发动机转速与设定的离合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制所述模糊推理模块23确定所述油缸压力增量dP的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块25输出油缸的第一压力F1。如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制所述模糊推理模块23确定所述油缸压力变化量dF的模糊输出量，使所述油缸压力确定模块25输出油缸的第二压力F2；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制所述油缸压力确定模块25输出设定的油缸压力。
其中，所述设定的离合器结合转速、设定的极限转速以及设定的油缸压力可根据需要进行设置。所述设定的极限转速可为2000r/min，但并不以此为限。
其中，所述模糊量化模块22中的模糊语言值分别为：踏板位移{LO(零)，LS(小)，LM(中)，LB(大)}；踏板下降速度：{dLO(零)，dLS(小)，dLM(中)，dLB(大)}；发动机转速：{NeO(零)，NeS(小)，NeM(中)，NeB(大)}。
所述模糊推理模块23根据踏板位移L、踏板下降速度dL以及发动机转速Ne的模糊输入量以及如图4和图5所示的模糊规则表可分别确定油缸压力增量的模糊输出量和油缸压力变化量的模糊输出量。
例如，根据图4中所示，当踏板位移的模糊输入量为LM，踏板下降速度的模糊输入量为dLS时，对应的油缸压力增量的模糊输出量为dPM。
本发明车辆离合器起步控制装置中的所述信号检测单元1包括：位移检测模块，用于检测车辆的油门踏板的踏板位移；速度检测模块，用于检测车辆的油门踏板的踏板下降速度；转速检测模块，用于检测发动机转速；以及起步检测模块，用于检测车辆起步条件。所述起步条件包括行驶路况以及车辆情况，其中，所述行驶路况可为上坡、下坡、弯道或路面湿滑等。
其中，各个检测模块均可为车辆中现有的传感器，不需要另外增加新的检测设备，可降低生产成本，同时可使得包括本发明车辆离合器起步控制装置的车辆结构紧凑，减少占用空间。
本发明车辆离合器起步控制装置通过两个阶段的模糊控制，可准确获得油缸的压力，提高对离合器结合过程的控制精度。
本发明车辆离合器起步控制方法包括：采集车辆的油门踏板的踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件；根据所述踏板位移、踏板下降速度及车辆起步条件，采用模糊控制算法确定并施加用于控制离合器结合的油缸的压 力。
所述油缸的压力的确定方法包括：根据所述踏板位移L、踏板下降速度dL以及车辆起步条件确定油缸的起步压力F0；将所述踏板位移L及踏板下降速度dL作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得踏板位移L的模糊输入量及踏板下降速度dL的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移L的模糊输入量及踏板下降速度dL的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量dP的模糊输出量；对所述油缸压力增量dP的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力增量dP的模糊控制输出量；将所述起步压力F0、油缸压力增量dP的模糊控制输出量相加，确定油缸的第一压力F1。
其中，所述起步压力F0为固定值。所述控制方法还包括：采集发动机转速Ne；将所述发动机转速Ne作为模糊控制输入量，通过模糊量化获得发动机转速Ne的模糊输入量；根据模糊规则，对所述踏板位移L的模糊输入量及发动机转速Ne的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量dF的模糊输出量；对所述油缸压力变化量dF的模糊输出量进行模糊判决，获得油缸压力变化量dF的模糊控制输出量；将油缸压力变化量dF的模糊控制输出量与所述第一压力F1相加，确定油缸的第二压力F2。
所述控制方法还包括：比较发动机转速与设定的离合器结合转速和设定的极限转速的大小；其中，如果发动机转速＜设定的离合器结合转速，则控制确定油缸压力增量dP的模糊输出量，输出油缸的第一压力F1；如果设定的离合器结合转速≤发动机转速≤设定的极限转速，则控制确定油缸压力变化量dF的模糊输出量，输出油缸的第二压力F2；如果发动机转速>设定的极限转速，则控制输出设定的油缸压力。
其中，设定的极限转速可为2000r/min，在发动机转速上升至2000r/min时，此时将所述油缸的压力调整到对应的最大值(即设定的油缸压力)，控制结束。
所述踏板位移、踏板下降速度、发动机转速、油缸压力增量以及油缸压力变化量的模糊语言值分别为：{LO，LS，LM，LB}，{dLO，dLS，dLM，dLB}，{NeO，NeS，NeM，NeB}，{dPO，dPS，dPM，dPB}，{dFO，dFS，dFM，dFB}。模糊量化后，所述踏板位移、踏板下降速度及发动机转速模糊控制输入量变为模糊输入量(精确量变为模糊量)。模糊判决后，所述油缸压力增量以及油缸压力变化量由模糊输出量变为模糊控制输出量(模糊量变为精确量)，可通过Matlab/Simulink软件实现。
本发明车辆离合器起步控制方法在控制过程中分为两个阶段，分别通过模糊规则精确获得油缸压力，可提高控制的精确度。
图3所示为本发明车辆离合器起步控制方法的一实施例，其具体步骤包括：采集车辆的油门踏板的踏板位移、下降速度、发动机转速及车辆起步条件。根据所述踏板位移、踏板下降速度以及车辆起步条件确定油缸的起步压力。将所述踏板位移、踏板下降速度及发动机转速作为模糊控制输入量，通过模糊量化分别获得对应的模糊输入量。比较发动机转速与设定的离合器转速和设定的极限转速(2000r/min)的大小：(1)当发动机转速<设定的离合器转速时，根据模糊控制规则，对所述踏板位移的模糊输入量及踏板下降速度的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力增量的模糊输出量；将所述起步压力、油缸压力增量相加，确定油缸的第一压力。(2)当设定的离合器结合转速≤发动机转速≤2000r/min时，根据模糊规则，对所述踏板位移的模糊输入量及发动机转速的模糊输入量进行模糊推理获得油缸压力变化量的模糊输出量；对所述油缸压力变化量的模糊输出量进行模糊判断，获得油缸压力变化量的模糊控制输出量；将油缸压力变化量的模糊控制输出量与所述第一压力相加，确定油缸的第二压力。(3)当发动机转速>2000r/min时，控制输出设定的油缸压力，控制结束。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。