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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明适用于车辆变速器控制技术领域，提供了一种考虑负荷变化干扰的商用车换档过程控制方法，该方法将商用车电驱动系统换档过程车辆动力学负荷的变化视作扰动变量，并设计扰动观测器对扰动变量进行观测；以换档过程中的同步时间最优为性能目标指标，并把带有扰动观测值的状态方程作为优化问题的约束条件，减少换档动力中时间，同时降低车辆负载变化对换档过程的影响；基于庞特里亚金极小值原理求解换档同步过程带约束的有限时域优化控制问题，获得最优控制律和最优周期数的解析解，降低优化问题的计算难度，提高在线求解的实时性。

主权项：1.一种考虑负荷变化干扰的商用车换档过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：换挡步骤1：建立描述重型商用车电驱动系统换档过程的动力学模型；在重型商用车电驱动系统换挡过程中，驱动电机输出动力经过齿轮传动至接合齿圈，当接合齿圈与接合套相互接合时，动力经过接合套传递至输出轴，再经过传动轴、主减速器和车桥传递至车辆；在换档同步过程中，需要目标接合齿圈和接合套之间的转速差为零，转角差，其中k为周期数，Nz为接合齿圈齿数；从而使得目标接合齿圈和接合套平稳接合；因此，在目标接合齿圈与接合套的转速同步过程中，换档控制器根据转速差和转角差反馈结果实时给驱动电机控制器发送指令，电机控制器控制驱动电机的转矩和转速输出，降低转速差，调整转角差，使得目标接合齿圈与接合套能够顺利接合，完成换档动作；目标接合齿圈与接合套的转角差：；目标接合齿圈与接合套的转速差：； 和分别为目标接合齿圈和接合套的转角，和分别为目标接合齿圈和接合套的转速；换档同步过程的动力学模型为： （1）式中，和分别为目标接合齿圈与接合套之间的转角差和转速差的一阶导数，用于表示转速差和转角差的变化率；为目标挡位传动比，为同步过程时与变速器输入轴连接的所有机械部件等效至变速器输入轴的转动惯量，为主减速器速比，为整车旋转质量换算系数，为整车质量，为轮胎滚动半径，、和分别为车辆行驶过程中所受到的空气阻力、坡度阻力和滚动阻力，Tm为驱动电机的输出转矩；在换档过程中，目标接合齿圈与接合套同步过程的状态空间表达式为： （2）式中，令： ；则，状态空间表达式为： （3）其中，x为状态变量，u为控制变量，d为扰动变量，A为状态变量系数矩阵，B为控制变量系数矩阵；关于车辆负荷变化的扰动变量dvel为： （4）步骤2：将负荷的变化视作扰动变量，设计扰动观测器，采用非线性指数收敛观测器对扰动变量进行观测；步骤3：以换档过程中的同步时间最优为性能目标指标，将换档过程转速同步控制问题转化为受约束有限时域的优化控制问题；步骤4：基于庞特里亚金极小值原理求解换档同步过程带约束的有限时域优化控制问题，获得最优控制律和最优周期数。

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