模糊控制在汽车离合器中的应用

　　（一）控制目标

　　车辆起步过程中离合器的模糊控制能够保证车辆能够自适应驾驶员的意图顺利起步。具体表现在：当驾驶员油门踩得较大而且油门踩得较快时，意味着此时驾驶员想快速起步或此时地面阻力较大，所以离合器的结合速度应较快；反之，当油门踩得较小而且油门踩得较慢时，意味着驾驶员想平稳起步或者此时路面阻力较小，故离合器的结合速度应较慢。处于这两种条件之间的情况又可分为无数种，结论既非线性，种类也非常繁多。总的来说，用模糊控制的方法就是为了实现在不同驾驶员意图和不同路面环境下离合器的起步自动控制。

　　（二）模糊控制的输入输出参数

　　1．输入参数

　　由于控制目标是依据驾驶员的意图及路面条件的变化实现离合器的自动控制，而路面环境条件的不同可以根据驾驶员踏油门踏板的意图反映出来。应该选择能够较好的体现驾驶员意图的参数作为模糊控制的输入参数。

　　（a）油门踏板位移值电控机械式自动变速操纵系统中，取消了离合器的人工操纵，只保留了

油门踏板由驾驶员来控制。驾驶员的起步意图可以从油门踏板信号判断，油门踏板踏得越深，表明驾驶员希望起步时间较短，尽管此时冲击较大；反之若踏得浅，意味着希望车辆起步要平稳，所以要减缓结合速度。

　　（b）油门踏板位移变化率油门踏板位移变化率也是反映驾驶员意图的一个重要参数。油门踏得急，说明驾驶员希望较快起步；反之，若油门踏得缓，意味着驾驶员希望以较低的结合速度起步。因此，选择油门踏板的位移及其变化率作为模糊控制的两个输入参数。在这个过程中，两个参数的关系是并列的，但油门踏板位移的重要性略重于油门踏板位移变化率。

　　2．输出参数

　　（a）离合器半接合点离合器是传动装置中最关键的部件之一，它能保证发动机空载启动，使车辆获得平稳起步以及紧急制动时防止过载。离合器的接合过程比较复杂，当车辆在不同路面上行驶、负载不同、档位不同时，离合器接合过程也不同。因此，离合器接合过程的理论分析对研究是很重要的。

　　虽然离合器半接合点的位置经常在变化，但这并不影响离合器的接合规律，所以研究离合器的控制应首先研究离合器的接合规律。从最大限度发挥车辆性能角度看，动力传动系性能参数的优化是很重要的。而离合器的接合规律是影响传动系性能的主要因素之一。车辆从静止到最小稳定车速之间的速度增长过程取决于离合器的接合方式，所以接合规律的深入探讨对于研究动力传动系参数优化是必不可少的。

　　离合器的接合过程，理论上可以分为3个阶段，如图2所示。

　　（1）空行程阶段l1：此阶段用于消除离合器对偶摩擦面的间隙，对于车辆和离合器都没有任何影响，应尽快结束。（2）滑磨阶段l2：该阶段主从动片产生滑磨，开始产生扭矩且扭矩逐渐增大，直到克服最大的滚动阻力，使车辆开始运动。在此阶段内离合器对接合品质的影响最大。

　　（3）同步接合阶段l3：在该阶段中，滑磨停止，扭矩不再增长，离合器对接合品质已无任何影响，应尽快结束。

　　第一阶段和第三阶段在各种情况下对车辆和离合器均无任何影响，要求离合器快速结合，要精确控制的只有第二阶段即滑磨阶段。实际上，滑磨阶段又可以分为两个阶段：第一阶段为从消除间隙后到摩擦力矩等于负载力矩的时刻，此时车辆处于将要运动的一瞬间；第二阶段为从车辆开始运动到离合器主从动轴同步为止。如果把车辆开始运动时离合器的行程定为半结合点，那么，离合器半接合点的值是随负载的不同而变化的。路面阻力大，半接合点的值相应较大；反之，路面阻力小，半接合点的值相应较小。目前半接合点的精确测量是一个难点，现有的测量方式都在不同程度上造成离合器控制的超调。计算半接合点如果采用传统算法是无法建立起它的数学模型的，针对这个特点，用模糊控制的方法计算半接合点是比较理想的。因此，将离合器的半接合点定为模糊控制的输出之一。

　　（b）离合器结合速度车辆从开始运动到离合器主从动轴完全同步阶段，离合器结合速度的控制至关重要。因为不论从顺应驾驶意图方面考虑或从离合器使用寿命方面考虑，这一阶段的控制都影响整个控制过程的效果。如果驾驶员的意图是希望车辆快速起步，这一阶段的结合速度就必须加快；如果驾驶员的意图是希望车辆平缓起步，这一阶段的结合速度就必须放慢。因此，本阶段离合器的结合速度也定为模糊控制的输出参数。

　　（三）控制过程分析

　　车辆起步时离合器的控制是一个非线性的过程。模糊控制能根据系统的一些特性；依据丰富而较合理的经验进行直觉推理，在线确定和改变控制策略。