基于simulink的AMT自动变速汽车换档智能控制

Posted 2022-11-11 fpga和matlab

目录

一、理论基础

二、核心程序

三、仿真测试结果

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作者ID  ：fpga和matlab
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1.无线基带,无线图传,编解码 
2.机器视觉,图像处理,三维重建 
3.人工智能,深度学习 
4.智能控制,智能优化
5.其他

一、理论基础

       电控机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission，AMT) 集合了液力自动变速器自动变速与原手动变速器齿轮传动效率高，结构简单， 易于制造等优点，具有极高的性能价格比，是自动变速器发展的一个重要方向， 有着广阔的发展前景。换档控制作为AMT控制系统中的关键技术，直接影响汽车的整车品质，因此关于换档控制的研究与开发具有现实意义。本课题研究自动换档的智能控制，模拟人脑，根据驾驶员意图(通过加速踏板，刹车踏板等)， 行驶工况等自动做出准确判断，换入合适档位。

      其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。控制单元的输入有：驾驶员的意图-加速踏板、档位选择；汽车的工作状态-发动机转速、节气门开度、车速等。控制单元根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制，有效配合。AMT保留了原手动变速器传动效率高、成本低的优点；但是存在动力中断，换档平顺性较差的缺点。

        一个完整的AMT控制过程包括离合器控制、换档控制和节气门开度控制。图示是一个电液换档控制系统，离合器由三个电磁阀控制，通过油缸的活塞杆完成离合器的分离或接合。控制单元（ECU）根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺、有效。一般在变速器上交叉地安装两个控制油缸。图中显示的是5个前进档、一个倒档的双轴式变速器的换档执行机构。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。在正常行驶时，由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到ECU再根据行程大小，通过步进电机控制发动机节气门开度。在换档过程，踏板行程与节气门开度就不一致，按换档规律要求先收加速踏板，进入空档，在挂上新的档位后，接合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门按自适应调节规律加到新的开度。

二、核心程序

对于一个模糊控制系统，首先需要使用MATLAB自带的模糊编辑器进行模块规则的编辑，在MATLAB执行fuzzy，打开模糊编辑器，你可以看到如下的界面：

    这个是模糊编辑器的基本界面，之后需要在模糊编辑器中设置模糊规则控制文件，按照论文中的要求，这里有三个输入一个输出，且都其隶属函数满足高斯隶属函数，再根据其值域变换范围，得到如下的结果。

下面分别对三个输出和一个输出进行编辑。

双击打开输入输出编辑，得到如下的界面：

下面分别对三个输入和一个输出进行编辑。

V：

a：

Ac：

Dy：

然后双击打开控制器编辑器，得到如下的界面，开始进行模糊规则的输入：

在里面输入模糊控制规则。输入完成后得到如下的结果：

这里共输入175条模糊规则，输入完成后见如上的效果。

 

通过查看设置完的模糊规则如下所示：

将模糊规则文件保存，可以得到fis文件。

后面的设计，都将基于这个模糊规则文件进行。

       为了方便分析，我们首先不将模糊控制得到的档位值反馈给汽车，直接使用已知的速度来输入到模糊控制器中，从而得到一个在开环条件下的结果，其结果如下所示：

 

其在Simulink中进行搭建模型，其模型如下所示：

三、仿真测试结果

运行如上的模块，可以得到如下的仿真结果。

输入的V，Ac，a

输出的档位：

从上面的仿真结果可以看到，当系统为直接输入的时候，得到的档位信息会出现突变。

其模糊规则表如下所示：

 

    将规则输入模糊编辑器。

对应论文中的五个立体图形如下所示：

输入加速度为VB：

输入加速度为B：

输入加速度为M：

输入加速度为S：

输入加速度为VS：

这里几个图式在模糊编辑器中的surface给出的，和论文中存在一定的区别。

加速度为3的时候，换挡情况：

 

加速度为0的时候，换挡情况：

 

加速度为-3的时候，换挡情况：

 

从上面的仿真可以看到，在加速度一定的时候，油门开度越小，汽车可以在较低速的时候达到高档位。当油门开度一定的时候，加速度越大，达到高档位的速度就越小。

    这个仿真结果和我们的设计初衷一致，这说明仿真结果的正确性。

以上是模糊控制系统的仿真与分析，下面设计档位切换模块，根据模糊控制输出的值和档位的对于关系，设计档位切换模块。

    通过仿真，上面的六个仿真结果对于的档位图如下所示：

 

 

 

A08-06