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随着电动汽车的不断发展,电动汽车变速箱也受到越来越多的关注。由于电动汽车对行驶平顺性的高要求,电动车变速箱的换挡品质显得尤为重要。AMT(Automated Manual Transmission)因其低成本和高效率被越来越多地应用于纯电动汽车。传统匹配AMT的车辆通常采用基于规则的换挡控制方式。采用这种方式需要大量的标定来保证其换挡品质,并且由于车辆行驶过程中的内部和外部的不确定因素,仅依靠标定难以在各种工况都达到最优的换挡品质。因此本文采用基于模型的控制,保证在各种工况下换挡品质的同时,避免了大量的标定工作。本文以一款后置式两挡机械式自动变速箱I-AMT(Inverse Automated Manual Transmission)为研究对象,为了提高其换挡品质,建立了变速箱动力学模型并设计了最优控制器,然后分别通过仿真与试验验证了控制器的性能。本文具体工作如下:1.介绍了 I-AMT的总体结构布置,介绍了超越离合器和换挡执行机构的工作原理。详细阐述其一、二挡的动力传递路线,解释了为什么这种变速箱能够实现无动力中断换挡,并指出了保证无动力中断换挡和提升换挡品质的要点。本文将换挡过程分为空行程、转矩相、惯性相、执行机构归位四个阶段,针对各阶段提出控制策略,并指出惯性相的控制是提升换挡品质的关键。2.对惯性相阶段的变速箱进行动力学建模,以LQR(Linear Quadratic Regulation)为理论基础,考虑到外界和车辆内部扰动,引入扰动项并推导出扰动抑制控制律。由于扰动无法通过传感器测得,为此设计了扰动观测器,以提升控制器的鲁棒性。3.在Simulink中对车辆和控制器进行了建模并仿真。仿真工况分别为加速踏板恒定和变化下的升降挡,并选用了最优控制和开环控制的控制策略进行对比。仿真结果表明本文提出的控制策略能够提高I-AMT的换挡品质。4.搭建实车试验平台,设计了自动变速箱电子控制单元(TCU)和上位机软件,并进行了实车的换挡试验。工况分别为不同加速踏板深度下的升挡和加速踏板最大深度下的动力降挡。结果显示换挡时间均在合理范围内,换挡冲击度满足平顺性要求,证明了本文提出的控制策略的有效性。