六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及其建立方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及其建立方法。系統(tǒng)由實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)與開發(fā)主機(jī)構(gòu)成，實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)運(yùn)行六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型，根據(jù)開發(fā)主機(jī)下發(fā)的控制命令，對六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型進(jìn)行實(shí)時(shí)高速解算，并將仿真結(jié)果傳至開發(fā)主機(jī)進(jìn)行顯示；在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真的開發(fā)，將檔位及離合器控制部分放到外部硬件中去執(zhí)行，整車模型在目標(biāo)機(jī)中實(shí)時(shí)運(yùn)行，并通過實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)配備的高速IO口與控制器的IO口對接，將模型的運(yùn)算結(jié)果輸出，實(shí)現(xiàn)交互運(yùn)行。本發(fā)明的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，使得仿真的精度與準(zhǔn)確性大幅提高，加快了開發(fā)進(jìn)度。
【專利說明】六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及其建立方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及 其建立方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 雙離合傳動機(jī)構(gòu)，既能傳遞動力，又能切斷動力，其作用主要是保證汽車能平穩(wěn)起 步，變速換檔時(shí)減輕變速齒輪的沖擊載荷并防止傳動系過載。而一般汽車上，換檔時(shí)通過離 合器分離與接合實(shí)現(xiàn)，在分離與接合之間就有動力傳遞暫時(shí)中斷的現(xiàn)象。換檔規(guī)律是指各 檔位間的自動換擋時(shí)刻隨換檔參數(shù)變化的規(guī)律。根據(jù)換檔參數(shù)的不同換檔規(guī)律一般分為單 參數(shù)換檔、兩參數(shù)換檔及多參數(shù)換檔。目前應(yīng)用最多的基本換檔規(guī)律是兩參數(shù)換檔，即油門 和車速。但常規(guī)的換檔過程非常復(fù)雜，需要發(fā)動機(jī)，離合器，扭矩控制器等聯(lián)合完成，中間操 作要求特別高，再加上控制信號的延時(shí)等，控制上存在很大的困難。因此，換檔規(guī)律并不能 僅依靠油門和車速來進(jìn)行描述。
[0003] 在系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域，現(xiàn)有的對變速器的模擬仿真方案主要有兩種，一種是全實(shí) 物的系統(tǒng)開發(fā)，一種是純數(shù)字的模擬仿真。全實(shí)物系統(tǒng)的開發(fā)成本高，特別不靈活，研發(fā)周 期長；而純數(shù)字模擬仿真，手段靈活，但與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的差異可能較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及其建立方法，使得 仿真的精度與準(zhǔn)確性得到大幅提高，加快開發(fā)的進(jìn)度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真 系統(tǒng)，包含：主SM_Computation子系統(tǒng)和操控界面SC_Console子系統(tǒng)；
[0006] 所述SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)運(yùn)行于開發(fā)主機(jī)，用于將控制命令下發(fā)到SM_ Computation子系統(tǒng)，并顯示車輛的仿真結(jié)果；
[0007] 所述SM_Computation子系統(tǒng)運(yùn)行于實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)，用于運(yùn)行六檔雙離合車輛傳動 系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型，根據(jù)SC_C 〇nS〇le子系統(tǒng)下發(fā)的控制命令，對六 檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型進(jìn)行實(shí)時(shí)高速解算，并將仿真 結(jié)果傳送至所述SC_Console子系統(tǒng)；
[0008] 所述目標(biāo)機(jī)與所述開發(fā)主機(jī)之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)SM_C〇mputati 〇n子系統(tǒng)和 SC_Console子系統(tǒng)之間信號的傳遞。
[0009] 本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種上述六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的建立方 法，包含以下步驟：
[0010] 在高級工程系統(tǒng)仿真建模AMESIM環(huán)境中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模 型；
[0011] 在AMES頂環(huán)境中添加 Simulink接口模塊，生成所述雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整 車模型對應(yīng)的系統(tǒng)函數(shù)C-Sfunction ;
[0012] 在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境MAT LAB / Simulink中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型；
[0013] 在實(shí)時(shí)仿真平臺RT-LAB中調(diào)用RTW，生成所述在MATLAB/Simulink中建立的雙離 合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型的C代碼，進(jìn)而將C代碼編譯成實(shí)時(shí) 目標(biāo)平臺的可執(zhí)行代碼。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過SM_Computation子系統(tǒng)運(yùn)行六檔雙 離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型，根據(jù)操控界面子系統(tǒng)下發(fā)的控制 命令，對六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型進(jìn)行實(shí)時(shí)高速解算， 并將仿真結(jié)果傳送至操控界面子系統(tǒng)；由操控界面子系統(tǒng)對仿真結(jié)果進(jìn)行顯示。主子系統(tǒng) 放到實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)中去執(zhí)行，操控界面子系統(tǒng)放在開發(fā)主機(jī)上位機(jī)中運(yùn)行，目標(biāo)機(jī)與開發(fā)主 機(jī)之間進(jìn)行信息交互。
[0015] 另外，所述SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)包含第一通訊模塊、顯示模塊以及指令下發(fā)模塊；
[0016] 所述第一通訊模塊用于接收SM_Computation子系統(tǒng)傳來的仿真結(jié)果，并傳送至 Display 模塊；
[0017] 所述顯示模塊用于顯示車輛運(yùn)行狀態(tài)；其中，所述車輛運(yùn)行狀態(tài)包含：車速、偶數(shù) 齒輪檔位、奇數(shù)齒輪檔位和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0018] 所述指令下發(fā)模塊用于下發(fā)控制命令至所述SM_Computation子系統(tǒng)；其中，所述 控制命令包含：啟動指令、加速指令和剎車指令。
[0019] 另外，所述SM_Computation子系統(tǒng)包含：齒輪選擇模塊、離合器指令模塊、壓力調(diào) 節(jié)模塊、車輛模型、第二通訊模塊、傳感器與執(zhí)行器；
[0020] 所述第二通訊模塊用于接收來自SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)的控制指令；
[0021] 傳感器與執(zhí)行器用于對加速踏板信號和剎車踏板信號進(jìn)行采樣，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處 理，將選擇信號（selector)傳送給齒輪選擇模塊，加速踏板信號（Acc_pedal)傳送給齒輪 選擇模塊和車輛模型，剎車踏板信號傳送給車輛模型；
[0022] 所述齒輪選擇模塊用于根據(jù)傳感器與執(zhí)行器傳送的選擇信號（selector)和加速 踏板信號（Ac C_pedal)，以及車輛模型反饋的車速（Velocity)，進(jìn)行檔位選擇，并將換檔需 求信號輸出至離合器指令模塊；其中，所述換檔需求信號包含：檔位信號、預(yù)選的偶數(shù)檔位 和預(yù)選的奇數(shù)檔位；
[0023] 所述離合器指令模塊用于根據(jù)所述齒輪選擇模塊輸出的換檔需求信號，考慮駕駛 的平順性和駕駛需求，來對離合器的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生離合器的控制信號；
[0024] 所述壓力調(diào)節(jié)模塊用于進(jìn)行液壓管理，包含：液壓離合器的穩(wěn)壓；
[0025] 所述車輛模型用于根據(jù)使能信號、奇數(shù)檔位連接的離合器的控制信號、保證離合 器能夠正常工作的液壓壓力、偶數(shù)檔位連接的離合器的控制信號、制動踏板信號、駕駛踏板 信號、偶數(shù)變速箱目標(biāo)需求檔位以及奇數(shù)變速箱目標(biāo)需求檔位，考慮到扭矩的耦合和解耦 過程，對汽車傳動系統(tǒng)的動態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，產(chǎn)生車速、制動扭矩、驅(qū)動扭曲以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速，并輸出至所述SC_Console子系統(tǒng)。
[0026] 另外，所述SC_Console子系統(tǒng)下發(fā)到SM_Computation子系統(tǒng)的控制命令包含：駕 駛循環(huán)指令、加速指令、剎車指令；
[0027] 所述SM_Computation子系統(tǒng)傳送至SC_Console子系統(tǒng)的仿真結(jié)果包含：車速、偶 數(shù)檔、奇數(shù)檔以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0028] 另外，所述六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型集成了準(zhǔn)靜態(tài)模型和動態(tài)模型； 其中，準(zhǔn)靜態(tài)模型用于系統(tǒng)的解析，動態(tài)模型用于描述離合器和變速箱的運(yùn)行信息和動態(tài) 行為。采用準(zhǔn)靜態(tài)模型主要用于系統(tǒng)的解析和匹配，它可以從整體的構(gòu)成和運(yùn)行來評價(jià)每 個(gè)元件的性能，辨識各元件的邊界特性；而動態(tài)模型一般是由物理模型組成，反映系統(tǒng)的動 態(tài)運(yùn)行特性和各個(gè)元件之間的相互作用。
[0029] 另外，在所述準(zhǔn)靜態(tài)模型和動態(tài)模型的建立和運(yùn)行過程中，采用多種步長并行計(jì) 算，這樣的設(shè)置可以在相同的時(shí)間內(nèi)獲得更多需要的信息，進(jìn)一步提高仿真精度和準(zhǔn)確性。
[0030] 另外，所述檔位及離合器控制模型根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性，先計(jì)算出當(dāng)前車速和整 車需求扭矩的情況下，可允許的檔位對應(yīng)的燃油消耗，通過與當(dāng)前檔位的對比，規(guī)劃出基本 的升檔線和降檔線。
[0031] 所述檔位及離合器控制模型還根據(jù)換檔過程帶來的額外消耗，在升檔和降檔之間 設(shè)置區(qū)間；所述區(qū)間的下線為降檔線，上線為升檔線；
[0032] 在計(jì)算駕駛員的扭矩需求時(shí)，通過延時(shí)和濾波對扭矩需求進(jìn)行判斷，當(dāng)高于升檔 線時(shí)，選擇升檔，當(dāng)?shù)陀诮禉n線時(shí)選擇將檔。
[0033] 另外，所述六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型在高級工程系統(tǒng)仿真建模AMESIM 環(huán)境中彳合建；
[0034] 所述換檔規(guī)律模型在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成 環(huán)境MATLAB/SMULINK中建立。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu) 框圖；
[0036] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中操控界面 子系統(tǒng)的不意圖；
[0037] 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中主子系統(tǒng) 的不意圖；
[0038] 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的建立方法 流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí) 施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中， 為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基 于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方 案。
[0040] 本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用硬 件在環(huán)（hardware-in-the-loop，簡稱"HIL"）實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，對車輛動力學(xué)模型進(jìn)行高速 的實(shí)時(shí)解算，并通過高速IO與控制器對接，實(shí)時(shí)運(yùn)行的模型，如同實(shí)際的車輛，仿真的精度 與準(zhǔn)確性得到大幅提高，加快了開發(fā)的進(jìn)度。
[0041] 本實(shí)施方式的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)包含主（SM_Computation)子系統(tǒng) 和操控界面（SC_Console)子系統(tǒng)，如圖1所不。SC_Console子系統(tǒng)運(yùn)行在開發(fā)主機(jī)（即 上位機(jī)），用于將控制命令下發(fā)到SM_Computation子系統(tǒng)，并顯示車輛的仿真結(jié)果。SM_ Computation子系統(tǒng)運(yùn)行在實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)中，用于運(yùn)行六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模 型、檔位及離合器控制模型，根據(jù)SC_C 〇nS〇le子系統(tǒng)下發(fā)的控制命令，對六檔雙離合車輛 傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型進(jìn)行實(shí)時(shí)高速解算，并將仿真結(jié)果傳送至 SC_Console子系統(tǒng)。目標(biāo)機(jī)與開發(fā)主機(jī)之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)SM_Computation子系統(tǒng) 和SC_Console子系統(tǒng)之間信號的傳遞。SC_Console子系統(tǒng)下發(fā)到SM_Computation子系 統(tǒng)的控制命令包含：駕駛循環(huán)指令（Drv_Cycle)、加速指令（Acc)、剎車指令（Brake) ;SM_ Computation子系統(tǒng)傳送至SC_Console子系統(tǒng)的仿真結(jié)果包含：車速（Velocity)、偶數(shù)檔 (Evev_gear)、奇數(shù)檔（0dd_gear)以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（Eng_Speed)。
[0042] 具體地說，如圖2所示，SC_Console子系統(tǒng)包含：第一通訊（OpComm)模塊、顯示 (Display)模塊以及指令下發(fā)（Commands)模塊。OpComm模塊用于接收SM_Computation子 系統(tǒng)傳送的仿真結(jié)果，并傳送至Display模塊。Display模塊用于顯示車輛運(yùn)行狀態(tài)；其中， 車輛運(yùn)行狀態(tài)包含：車速、偶數(shù)檔、奇數(shù)檔和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；Commands模塊用于下發(fā)控制命令 至SM_Computation子系統(tǒng)；其中，控制命令包含：駕駛循環(huán)指令、加速指令和剎車指令。并 且，控制命令可通過上位機(jī)的人機(jī)交互界面，即SC_C0NS0LE子系統(tǒng)由操作員手動控制。
[0043] 請參閱圖3所示，SM_Computation子系統(tǒng)包含：齒輪選擇模塊（Gear Selection)、 離合器指令模塊（Clutches commands)、壓力調(diào)節(jié)模塊（Pressure regulation)、車輛 模型（AMESim S-Function)、第二通訊模塊（OpComm)、傳感器與執(zhí)行器（Sensors and actuators)〇
[0044] 第二通訊模塊用于接收來自SC_Console子系統(tǒng)的控制指令。
[0045] 傳感器與執(zhí)行器用于對加速踏板信號和剎車踏板信號進(jìn)行采樣，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處 理，將選擇信號（selector)傳送給齒輪選擇模塊，加速踏板信號（Acc_pedal)傳送給齒輪 選擇模塊和車輛模型，剎車踏板信號傳送給車輛模型。
[0046] 齒輪選擇模塊用于根據(jù)傳感器與執(zhí)行器傳送的選擇信號（selector)和加速踏板 信號（Acc_pedal)，以及車輛模型反饋的車速（Velocity)，進(jìn)行檔位選擇，并將換檔需求信 號輸出至離合器指令模塊；其中，換檔需求信號包含：檔位信號（Gear_ Signal)、預(yù)選的偶 數(shù)檔位（Even_gear_preselection)和預(yù)選的奇數(shù)檔位（Odd_gear_preselection)。檔位選 擇在檔位和離合器的模型中，里面會包含各種換檔測量（加速性換檔，經(jīng)濟(jì)性換檔等）。這 種換檔技術(shù)主要基于車輛動力學(xué)的相關(guān)知識。
[0047] 離合器指令模塊用于根據(jù)齒輪選擇模塊輸出的換檔需求信號，考慮駕駛的平順性 和駕駛需求，來對離合器的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生離合器的控制信號。離合器的控制集成到動 力鏈模型中，是由液體進(jìn)出電磁閥對液壓的控制來控制離合器的行程。離合器在不同的行 程中對扭矩的傳遞能力是不同的（結(jié)合，分離，滑磨等狀態(tài)）。
[0048] 壓力調(diào)節(jié)模塊用于進(jìn)行液壓管理，包含：液壓離合器的穩(wěn)壓。產(chǎn)生預(yù)設(shè)的總壓力 值，傳送至車輛模型?？倝毫χ悼梢詾橐还潭ㄖ怠?br> [0049] 車輛模型用于根據(jù)使能信號（Start_up)、奇數(shù)檔位連接的離合器的控制信號 (Cl_clutch)、保證離合器能夠正常工作的液壓壓力（Pressure)、偶數(shù)檔位連接的離合器 的控制信號（C2_clutch)、制動踏板信號（Brake)、駕駛踏板信號（Acc)、偶數(shù)變速箱目標(biāo) 需求檔位（Even_gears)以及奇數(shù)變速箱目標(biāo)需求檔位（Odd_gears)，考慮到扭矩的f禹合 和解I禹過程，對Power-train的動態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，產(chǎn)生車速（Velocity)、制動扭矩（Brk_ driver)、驅(qū)動扭曲（Acc_driver)以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（Eng_speed)，并輸出至SC_Console子系 統(tǒng)。處于當(dāng)前的檔位時(shí)，通過扭矩傳遞Twt = Tin Y和扭矩產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)變化u· = 來得到，這里Y為傳動比，w為角加速度，Tin為輸入扭矩，Ttjut為輸出扭矩，J為轉(zhuǎn)動慣量。
[0050] 值的說明的是，HIL實(shí)時(shí)仿真是在六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離 合器控制模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的應(yīng)用，是將其中檔位及離合器控制部分放到外部硬件中去 執(zhí)行，這個(gè)外部硬件通常是單片機(jī)，也即控制器。整車的模型在實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行，并通過 實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)配備的高速IO 口，將模型的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行輸出，并與控制器的IO 口對接，交互 運(yùn)行。
[0051] 需要說明的是，六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型，即車輛模型（AMESim S-Function)，集成了準(zhǔn)靜態(tài)模型和動態(tài)模型；其中，準(zhǔn)靜態(tài)模型用于系統(tǒng)的解析，動態(tài)模型 用于描述離合器和變速箱的運(yùn)行信息和動態(tài)行為。采用準(zhǔn)靜態(tài)模型主要用于系統(tǒng)的解析和 匹配，它可以從整體的構(gòu)成和運(yùn)行來評價(jià)每個(gè)元件的性能，辨識各元件的邊界特性；而動態(tài) 模型一般是由物理模型組成，反映系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行特性和各個(gè)元件之間的相互作用。此外， 在準(zhǔn)靜態(tài)模型和動態(tài)模型的建立和運(yùn)行過程中，可以采用多種步長并行計(jì)算，這樣的設(shè)置 可以在相同的時(shí)間內(nèi)獲得更多需要的信息，可進(jìn)一步提高仿真精度和準(zhǔn)確性。
[0052] 此外，在模型中嵌入控制器，一方面可以從傳動鏈的整體上（包括控制器和被控 對象）進(jìn)行模擬仿真，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能，還可以對性能進(jìn)行控制和分析；另一方面，控制模 型可以從模型中提取出來，將代碼燒寫到控制器中，與動力鏈模型構(gòu)成硬件在環(huán)仿真。
[0053] 另外，現(xiàn)實(shí)中汽車傳動系統(tǒng)（Power-train)的傳動過程可以通過動力學(xué)模型來表 達(dá)，稱為其物理模型，但是離合器結(jié)合的過程和發(fā)動機(jī)工作過程很難用物理公式來描述，但 可以從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來擬合，稱為擬合模型。構(gòu)建通常的物理模型要考慮到動力學(xué)，傳熱學(xué)等， 建模過程非常復(fù)雜，影響整個(gè)模型的運(yùn)行速度，同時(shí)物理模型的運(yùn)行與實(shí)際工程中運(yùn)行誤 差較大。而純數(shù)學(xué)模型又很難反映出物理的運(yùn)行狀態(tài)，本實(shí)施方式結(jié)合了物理模型和擬合 模型，不但反映出了運(yùn)行特性，還可以保持與工程運(yùn)行有一定的數(shù)據(jù)精度。通過本實(shí)施方式 構(gòu)建的模型可以方便利用各個(gè)元件的特性，方便對控制器制作的相關(guān)參數(shù)分析。便于以后 的標(biāo)定工作進(jìn)行。本模型最重要的優(yōu)勢就是同時(shí)考慮到了控制信號的響應(yīng)時(shí)間和提供信號 的可信精度，結(jié)合HIL的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，利用相關(guān)工程的開發(fā)。
[0054] 本實(shí)施方式的檔位及離合器控制模型根據(jù)汽車行駛的工況在換檔策略中設(shè)置多 種模式，在每種模式下對基本的換檔規(guī)律進(jìn)行修正，以滿足各種工況下汽車所要求的性能 及駕駛員的意圖。具體地說，檔位及離合器控制模型根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性，先計(jì)算出當(dāng)前車 速和整車需求扭矩的情況下，可允許的檔位對應(yīng)的燃油消耗，通過與當(dāng)前檔位的對比，規(guī)劃 出基本的升檔線和降檔線。檔位及離合器控制模型還根據(jù)換檔過程帶來的額外消耗，在升 檔和降檔之間設(shè)置區(qū)間；區(qū)間的下線為降檔線，上線為升檔線；在計(jì)算駕駛員的扭矩需求 時(shí)，通過延時(shí)和濾波對扭矩需求進(jìn)行判斷，當(dāng)高于升檔線時(shí)，選擇升檔，當(dāng)?shù)陀诮禉n線時(shí)選 擇將檔。
[0055] 在系統(tǒng)仿真中，仿真精度與響應(yīng)實(shí)時(shí)性是相互矛盾的，要獲得高精度的模型解算 需要小的步長和復(fù)雜的運(yùn)算，在常規(guī)應(yīng)用中實(shí)時(shí)解算存在困難，本實(shí)施方式兼顧了這兩個(gè) 方面，仿真精度與響應(yīng)實(shí)時(shí)性的大幅提高，是借助于高性能的軟硬件平臺實(shí)現(xiàn)的，軟件上采 用了 QNX實(shí)時(shí)系統(tǒng)和高精度的模型庫，硬件上采用高性能的Intel i7處理器及采樣時(shí)間小 于5us的高速10。
[0056] 此外，本實(shí)施方式對雙離合變速器不同的換檔規(guī)律進(jìn)行了模擬仿真，建立了考慮 雙離合動態(tài)特性的傳動系統(tǒng)及整車模型，并且在實(shí)時(shí)平臺上進(jìn)行測試。其中，六檔雙離合車 輛傳動系統(tǒng)及整車模型可在高級工程系統(tǒng)仿真建模（AMESIM)環(huán)境中搭建，模型的搭建主 要基于AMESM提供的模型庫，需要有相關(guān)的專業(yè)知識，且為了權(quán)衡模型精度與計(jì)算量的問 題，通常要對模型進(jìn)行優(yōu)化。檔位及離合器控制模型在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、 仿真和綜合分析的集成環(huán)境（MATLAB/SMULINK)中建立，主要借助SMULINK中的模塊，搭 建上文所述的具體算法。
[0057] 本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的建立方法，如 圖4所示，具體包含以下步驟 ：
[0058] 在高級工程系統(tǒng)仿真建模（AMESM)環(huán)境中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模 型；
[0059] 在AMES頂環(huán)境中添加 SMULINK接口模塊，生成所述雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整 車模型對應(yīng)的系統(tǒng)函數(shù)（C-Sfunction);
[0060] 在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境（MTLAB/ SMULINK)中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型；
[0061] 在實(shí)時(shí)仿真平臺（RT-LAB)中調(diào)用RTW(Real-time Workshop,實(shí)時(shí)工作間），生成 SMULINK模型基于目標(biāo)平臺的C代碼，進(jìn)而將C編譯成實(shí)時(shí)目標(biāo)平臺的可執(zhí)行代碼。
[0062] 值得說明的是，運(yùn)行在開發(fā)主機(jī)上的SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)是不被編譯的，僅編譯的 是SM_Compuation子系統(tǒng)，其可執(zhí)行代碼的生成是在RT-LAB軟件中完成的。
[0063] 不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與 第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有 效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在 第一實(shí)施方式中。
[0064] 上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者 對某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍 內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法 和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0065] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例， 而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，包含：主SM_Computation子系 統(tǒng)和操控界面SC_Console子系統(tǒng)； 所述SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)運(yùn)行于開發(fā)主機(jī)，用于將控制命令下發(fā)到SM_Computation子 系統(tǒng)，并顯示車輛的仿真結(jié)果； 所述SM_Computation子系統(tǒng)運(yùn)行于實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)，用于運(yùn)行六檔雙離合車輛傳動系統(tǒng) 及整車模型、檔位及離合器控制模型，根據(jù)SC_C〇nS〇le子系統(tǒng)下發(fā)的控制命令，對六檔雙 離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型進(jìn)行實(shí)時(shí)高速解算，并將仿真結(jié)果 傳送至所述SC_Console子系統(tǒng)； 所述目標(biāo)機(jī)與所述開發(fā)主機(jī)之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)SM_Computation子系統(tǒng)和SC_ Console子系統(tǒng)之間信號的傳遞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述SC_ Console子系統(tǒng)包含第一通訊模塊、顯示模塊以及指令下發(fā)模塊； 所述第一通訊模塊用于接收所述SM_Computation子系統(tǒng)傳送的仿真結(jié)果，并傳送至 Display 模塊； 所述顯示模塊用于將所述第一通訊模塊接收的仿真結(jié)果作為車輛運(yùn)行狀態(tài)顯示，供查 看； 所述指令下發(fā)模塊用于下發(fā)控制命令至所述SM_Computation子系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述SM_ Computation子系統(tǒng)包含：齒輪選擇模塊、離合器指令模塊、壓力調(diào)節(jié)模塊、車輛模型、第二 通訊模塊、傳感器與執(zhí)行器； 所述第二通訊模塊用于接收來自所述SC_C〇ns〇le子系統(tǒng)的控制指令； 所述傳感器與執(zhí)行器用于對加速踏板信號和剎車踏板信號進(jìn)行采樣，并進(jìn)行處理，將 選擇信號傳送給齒輪選擇模塊，加速踏板信號傳送給齒輪選擇模塊和車輛模型，剎車踏板 信號傳送給車輛模型； 所述齒輪選擇模塊用于根據(jù)所述傳感器與執(zhí)行器傳送的選擇信號和加速踏板信號，以 及車輛模型反饋的車速，進(jìn)行檔位選擇，并將換檔需求信號輸出至離合器指令模塊；其中， 所述換檔需求信號包含：檔位信號、預(yù)選的偶數(shù)檔位和預(yù)選的奇數(shù)檔位； 所述離合器指令模塊用于根據(jù)所述齒輪選擇模塊輸出的換檔需求信號，考慮駕駛的平 順性和駕駛需求，來對離合器的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生離合器的控制信號； 所述壓力調(diào)節(jié)模塊用于進(jìn)行液壓管理，包含：液壓離合器的穩(wěn)壓； 所述車輛模型用于根據(jù)使能信號、奇數(shù)檔位連接的離合器的控制信號、保證離合器能 夠正常工作的液壓壓力、偶數(shù)檔位連接的離合器的控制信號、制動踏板信號、駕駛踏板信 號、偶數(shù)變速箱目標(biāo)需求檔位以及奇數(shù)變速箱目標(biāo)需求檔位，考慮到扭矩的耦合和解耦過 程，對汽車傳動系統(tǒng)的動態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，產(chǎn)生車速、制動扭矩、驅(qū)動扭曲以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速， 并輸出至所述SC_Console子系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述SC_ Console子系統(tǒng)下發(fā)到SM_Computation子系統(tǒng)的控制命令包含：駕駛循環(huán)指令、加速指令、 剎車指令。 所述SM_Computation子系統(tǒng)傳送至SC_Console子系統(tǒng)的仿真結(jié)果包含：車速、偶數(shù) 檔、奇數(shù)檔以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述六檔雙 離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型集成了準(zhǔn)靜態(tài)模型和動態(tài)模型；其中，準(zhǔn)靜態(tài)模型用于系統(tǒng) 的解析，動態(tài)模型用于描述離合器和變速箱的運(yùn)行信息和動態(tài)行為。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，在所述準(zhǔn)靜 態(tài)模型和動態(tài)模型的建立和運(yùn)行過程中，采用多種步長并行計(jì)算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述檔位及 離合器控制模型根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性，先計(jì)算出當(dāng)前車速和整車需求扭矩的情況下，可允 許的檔位對應(yīng)的燃油消耗，通過與當(dāng)前檔位的對比，規(guī)劃出基本的升檔線和降檔線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述檔位及 離合器控制模型還根據(jù)換檔過程帶來的額外消耗，在升檔和降檔之間設(shè)置區(qū)間；所述區(qū)間 的下線為降檔線，上線為升檔線； 在計(jì)算駕駛員的扭矩需求時(shí)，通過延時(shí)和濾波對扭矩需求進(jìn)行判斷，當(dāng)高于升檔線時(shí)， 選擇升檔，當(dāng)?shù)陀诮禉n線時(shí)選擇將檔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述六檔雙 離合車輛傳動系統(tǒng)及整車模型在高級工程系統(tǒng)仿真建模AMESIM環(huán)境中搭建； 所述檔位及離合器控制模型在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的 集成環(huán)境MATLAB/SMULINK中建立。
10. -種如權(quán)利要求1所述的六檔雙離合車輛的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的建立方法，其特征在 于，包含以下步驟： 在高級工程系統(tǒng)仿真建模AMESIM環(huán)境中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模型； 在AMESIM環(huán)境中添加Simulink接口模塊，生成所述雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模 型對應(yīng)的系統(tǒng)函數(shù)C-Sfunction ; 在矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件中的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境MATLAB/Simulink 中建立雙離合車輛的傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型； 在實(shí)時(shí)仿真平臺RT-LAB中調(diào)用RTW，生成所述在MATLAB/Simulink中建立的雙離合車 輛的傳動系統(tǒng)及整車模型、檔位及離合器控制模型的C代碼，進(jìn)而將C代碼編譯成實(shí)時(shí)目標(biāo) 平臺的可執(zhí)行代碼。
【文檔編號】G05B17/02GK104238375SQ201410504769
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】郭茂派, 魏明洋, 姜政 申請人:上海科梁信息工程有限公司