随着车辆先进控制系统的高速发展,消费者对汽车驾驶辅助系统提出新的需求,为配备机械式自动变速器（Automated Manual Transmission,简称AMT）的车辆开发一款适用于城市拥挤交通工况下的低速巡航控制系统,可以有效地提高汽车的舒适性和智能性。机械式自动变速器作为汽车传动系统的重要组成部分,因其具有传动效率高、成本低、操作便捷等优点,符合我国汽车行业发展需求,具有广阔的应用市场。AMT车辆在拥挤的交通环境下行驶时,车速在一个较低的水平变化,此时车速跟踪性能对于车辆安全性有非常重要的影响。为了提高AMT车辆在低速巡航工况下速度跟踪性能,需要干式离合器在分离、滑摩与接合三种状态之间迅速切换,来调节变速器输出轴的转速以实现对前车低速车速的精准跟踪,其中对较低车速跟踪时,离合器处于滑摩状态,发动机转速高于离合器输出转速,此时决定车辆运动状态的离合器输出扭矩只与离合器压紧力有关,因此该工况下AMT的车速跟踪控制可等效于离合器输出转速的跟踪控制。根据该控制目标,本文采用基于模型的三步法控制策略对离合器输出转速进行精确控制,三步法控制策略由类稳态控制、基于参考动力学的前馈控制和跟踪误差反馈控制三部分组成,充分利用了前车参考车速的前馈信息和本车车速的反馈信息,控制器推导过程中采用Lyapunov函数,可保证控制系统的渐进稳定性。本文以中国一汽奔腾B50为研究对象,以实现其低速巡航过程中的高精度离合器转速控制为主要工作内容,通过切实可行的理论分析、系统建模、联合仿真在线验证以及实车试验等方式进行离合器转速控制策略的设计及验证。仿真和试验结果均表明,通过采用所提出的三步控制方法,AMT车辆在各种工况下均能保证良好的速度跟踪性能,具有跟踪响应快,误差小,易实现,实时性强等优势。本文的主要研究内容如下:1、车辆动力学建模。对AMT车辆低速巡航过程中离合器状态进行分析,并对AMT车辆动力传动系中关键部件的动力学特性进行分析,建立传动系统的动力学模型。利用动力学建模软件AMESim,建立详尽的被控对象仿真模型。2、控制器设计与仿真验证。根据车辆低速巡航过程中车速跟踪精度要求,设计了基于模型的三步法控制器,并对控制器的鲁棒性进行了分析。在Matlab/Simulink中建立三步法控制器模型,通过S-function的方式与AMESim物理模型进行联合仿真,形成完整的控制系统,对该控制策略进行了多工况仿真试验,初步验证了控制策略的可行性与有效性。3、实车试验。加装了离合器电控液压执行机构,考虑执行机构非线性因素影响,搭建前馈+PI反馈控制器对执行机构进行控制使之满足实车试验的要求;最后利用d SPACE-Micro Auto Box快速原型工具分别对PID控制方法与三步法控制策略进行了实车试验,通过不同工况下的试验对比测试,验证了本文控制策略的优越性。出于实用性的考虑,分别在平路与坡道上进行了跟踪随机车速试验,进一步验证了控制策略的鲁棒性。