由于越野车辆行驶的路况复杂,道路阻力及附着条件对车辆动力传动系统有很大的限制作用。因此越野车辆一般选配液力机械式自动变速器,同时通过换挡品质控制、合理的挡位选择提高其在复杂路面的通过能力,改善车辆的地面机动性以及乘坐舒适性。本文以装配电控柴油发动机、液力机械式自动变速器组成的越野车辆动力传动系统为研究对象,结合吉林大学与中国第一汽车股份有限公司技术中心合作的项目“越野车辆综合控制系统技术-AT控制技术研究”,建立了越野车辆动力传动系统模型,对四种基本类型(动力升挡、动力降挡、非动力升挡和非动力降挡)的离合器-离合器(Clutch-to-Clutch)式换挡过程进行分析,重点研究了对动力升挡各阶段的换挡品质改善方法以及适应道路阻力条件和附着条件的换挡规律。具体研究工作如下:根据液力机械式自动变速器的结构特点和工作机理建立动力传动系统模型。运用N分法建立电控柴油发动机与液力变矩器二者匹配工作的变速器动力输入模型;运用拉格朗日动力学建模法建立行星齿轮传动机构模型、改善伍兹模型建立湿式离合器扭矩传递模型,二者联合构建了动力传动机构模型;搭建了变速器输出部分的整车动力学模型以及电液控制系统模型。考虑到行星齿轮传动系统的复杂性,研究建立简化的离合器-离合器式换挡过程等效换挡模型并对基本的换挡类型进行换挡过程分析。以拉格朗日动力学模型为基础,减少换挡过程的状态参数,构建了包括动力输入、变速机构、动力输出以及耦合转矩的两挡定轴式换挡过程模型。结合该模型,从主从动端角速度控制的角度出发,针对不同类型的换挡过程进行分析并制定相应的换挡过程控制策略。动力升挡过程各阶段换挡品质控制的研究。分析了动力升挡过程中各个阶段以及阶段切换过程的输出轴扭矩波动情况。针对换挡初始阶段待接合离合器充油控制采用了前馈-反馈控制策略;基于转矩相待接合离合器和待分离离合器的转矩交换特点采用模型参考自适应控制方法;根据惯性相易受外界扰动和系统特性变化影响的特征,提出了基于离合器等效速差的自抗扰控制策略。针对越野车辆行驶道路的特点,研究适应道路阻力条件和附着条件的换挡规律。建立复杂工况下的车辆纵向动力学模型,建立道路广义阻力系数和整车装备质量的联合辨识模型。基于双层隐马尔可夫模型对道路区间的平均阻力和波动情况,识别道路区间的阻力条件。在动力性换挡规律基础上,以此阻力条件对越野车辆换挡规律进行修正,并确定其对应的换挡类型。根据输出轴转速与车身速度关系确定车辆在驱动工况下的滑动状态,对变速器挡位进行合理的干预,避免不合理的挡位选择。基于dSPACE快速原型控制系统,构建了越野车辆动力传动系统控制策略的仿真分析和硬件在环(Hardware-In-Loop,HIL)试验验证平台,通过实车道路试验,对所设计的控制策略进行了验证,对其换挡品质、动力性和经济等改善效果进行了分析。