本发明涉及一种装载机变速箱离合器接合控制方法，包括以下步骤：接收离合器离合请求，其中，所述离合器离合请求为接合信号；根据离合器离合请求，采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，结合控制方法获得最佳接合扭矩轨迹；根据最佳接合扭矩轨迹与离合器摩擦特性，得到离合器最佳接合压力轨迹；考虑比例电磁阀压力输出特性及模型不确定性，采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准跟踪。
1.一种装载机变速箱离合器接合控制方法，特征在于，包括以下步骤：接收离合器离合请求，其中，所述离合器离合请求为接合信号；
根据离合器离合请求，采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹；
通过比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹,并采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准跟踪。
2.如权利要求1所述的离合器接合控制方法，其特征在于，所述评估模型的获取过程包括：
基于构建的离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈值估计；
考虑离合器接合过程不确定性及阈值估计，建立离合过程中冲击度和滑磨功相结合的二次型性能指标泛函；
依据庞特里亚金原理和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合最优。
3.如权利要求1或2所述的离合器接合控制方法，其特征在于，所述离合器接合过程不确定性及阈值估计包括外载荷、外界随机干扰和动力输入项。
4.如权利要求1所述的离合器接合控制方法，其特征在于，所述采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹，包括：
建立离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；
根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
5.如权利要求4所述的离合器接合控制方法，其特征在于，所述接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式为：T∝P0*U
式中，T表示接合扭矩，P0表示接合压力，U表示离合器摩擦副摩擦系数。
6.一种装载机变速箱离合器接合控制系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收离合器离合请求；
评估模块，用于采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
接合压力轨迹获取模块，用于采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹；
执行模块，用于控制比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹，并采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准跟踪。
7.如权利要求6所述的装载机变速箱离合器接合控制系统，其特征在于，所述接合压力轨迹获取模块包括：
映射模块，用于存储离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
油温获取模块，用于获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；
数据处理模块，用于根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
8.如权利要求6所述的装载机变速箱离合器接合控制系统，其特征在于，所述评估模块包括：
评价子模块，用于根据离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈值估计；
建函子模块，用于考虑离合器接合过程不确定性及阈值估计，建立离合过程中冲击度和滑磨功相结合的二次型性能指标泛函；
接合品质求解子模块，用于依据庞特里亚金原理和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合最优。
一种装载机变速箱离合器接合控制方法及其系统
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种铲土运输机械变速器技术领域，涉及一种装载机变速箱离合器接合控制方法及其系统。
背景技术
[0002] 铲土运输机械中装载机作为土方机械中的一种常见设备，广泛应用于公路、铁路、港口、建筑和矿山等工程建设中，其在循环作业过程中换挡频繁，对动力传动系统中变速箱
性能有较高要求。随着土方机械产品竞争日趋激烈和智能化升级，市场对装载机变速箱动
力传动性能要求逐渐提高。但国外产品相关研究方法的信息未见公开，国内相关产品仍处
于探索研究阶段。面向外界不确定性的干扰与内部离合器接合过程的非线性响应特性，通
过土方机械变速箱离合器接合过程模型化及其控制方法以实现接合品质提高，是机电液一
体化空间下控制鲁棒性难题，其研究对缩短产品开发周期和提高性能具有重要的工程价值
与科学意义。
[0003] 目前现有的技术仅通过已测试的摩擦副摩擦系数来实现所需的目标压力这一局部环节，存在很大的不确定性及偏差，且未考虑离合器接合过程最优和所得目标压力轨迹
跟踪控制方法、以及离合器接合时整机系统状态和外界的影响，设计思路具有片面性。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种装载机变速箱离合器接合控制方法，以解决装载机在作业时换挡过程中变速箱动力传动的平顺性和舒适性等性
能。
[0005] 为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0006] 一种装载机变速箱离合器接合控制方法，包括以下步骤：
[0007] 接收离合器离合请求，其中，所述离合器离合请求为接合信号；
[0008] 根据离合器离合请求，采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
[0009] 采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行计算，得到最佳接合压力轨迹；
[0010] 通过比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹，并采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准跟踪。
[0011] 进一步地，所述评估模型的获取过程包括：基于构建的离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈
值估计；考虑离合器接合过程不确定性及阈值估计，建立离合过程中冲击度和滑磨功相结
合的二次型性能指标泛函；依据庞特里亚金原理和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛
函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合最优。
[0012] 进一步地，所述接合品质综合最优为接合时间限定基础上的冲击度和滑磨功相结合方面。
[0013] 进一步地，所述离合器接合过程不确定性及阈值估计包括外载荷、外界随机干扰和动力输入项。
[0014] 进一步地，所述采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹，包括：
[0015] 建立离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
[0016] 获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；
[0017] 根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
[0018] 进一步地，所述接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式为：
[0019] T∝P0*U
[0020] 式中，T表示接合扭矩，P0表示接合压力，U表示离合器摩擦副摩擦系数。
[0021] 本发明第二个目的是提供一种装载机变速箱离合器接合控制系统，包括：
[0022] 信号接收模块，用于接收离合器离合请求；
[0023] 评估模块，用于采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
[0024] 接合压力轨迹获取模块，用于采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹；
[0025] 执行模块，用于控制比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹，并采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准
跟踪。
[0026] 进一步地，所述接合压力轨迹获取模块包括：
[0027] 映射模块，用于存储离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
[0028] 油温获取模块，用于获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；
[0029] 数据处理模块，用于根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
[0030] 进一步地，所述评估模块包括：评价子模块，用于根据离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈值
估计；建函子模块，用于考虑离合器接合过程不确定性及阈值估计，建立离合过程中冲击度
和滑磨功相结合的二次型性能指标泛函；接合品质求解子模块，用于依据庞特里亚金原理
和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合
最优。
[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0032] 1、本发明所述内容涉及从离合器接合指令输出、接合动作执行等相关的全部机构和软硬件，通过载荷特征模型参数化、内外部系统不确定性估计等数据，根据离合器接合品
质评价指标下综合最优接合轨迹和控制系统鲁棒性设计要求，在将电液作动器系统考虑在
内的机电液一体化设计空间下实现离合器高品质接合，避免局部化设计带来的片面性。
[0033] 2、本发明所述内容能有效地降低变速箱离合器接合过程冲击度，提高驾乘舒适性和离合器使用寿命。
[0034] 3、本发明中所述内容涉及的比例电磁阀模型参数摄动和摩擦副摩擦系数时变数据基于多条件试验测试，且考虑工作温度范围内的数值特征变化，有利于提高控制对象控
制系统设计的动稳态性能，以及离合器接合过程中故障诊断监测与分析。
[0035] 4、本发明中所采用的轨迹跟踪鲁棒控制方法为自适应控制和滑模变结构控制方法相结合，能够实现离合器接合油压的精准跟踪和对外界随机干扰的不敏感。
[0036] 本发明是基于变速箱离合器接合过程一体化角度，在换挡规律确定后，将载荷特征、外界随机干扰及系统自身的不确定性考虑在内，实现接合品质综合最优，获得最佳接合
压力轨迹，并通过电液作动器系统电液作动和轨迹跟踪鲁棒控制方法实现离合器平稳接
合。
附图说明
[0037] 图1为本发明一种装载机变速箱离合器接合控制方法流程示意图。
具体实施方式
[0038] 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0039] 离合器控制方法为控制油压实现控制离合器接合过程扭矩的传递，扭矩传递可以理解为接合扭矩轨迹，离合器接合控制油压随时间变化，此控制油压可以理解为接合压力
轨迹。由于未考虑实际接合过程中载荷特征和外界随机干扰，以及接合系统存在不确定性
估计、离合器特性发生变化等，使离合器接合过程中扭矩变化超出控制范围，引起传递扭矩
较大波动，导致离合器接合过程抖动增加产生顿挫感，不能进行精准控制。
[0040] 基于此，本发明提供一种装载机变速箱离合器接合控制方法，包括以下步骤：
[0041] 接收离合器离合请求，其中，所述离合器离合请求为接合信号，即为检测装载机的当前换挡工作模式，根据当前换挡工作模式，获得装载机进行挡位切换时的换挡信号；
[0042] 根据离合器离合请求，采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
[0043] 采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹；
[0044] 通过比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹,考虑比例电磁阀压力输出特性及模型不确定性，并采用自适应控制和滑模变结构控制相结合方
法实现最佳接合压力轨迹的精准跟踪。
[0045] 进一步地，所述评估模型的获取过程包括：基于构建的离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈
值估计；考虑离合器接合过程不确定性及阈值估计，建立离合过程中冲击度和滑磨功相结
合的二次型性能指标泛函；依据庞特里亚金原理和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛
函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合最优。需要说明的是，所述离合器接合过程
不确定性及阈值估计为所述二次型性能指标泛函的干扰项，本发明将离合器接合过程不确
定性及阈值估计考虑在内。
[0046] 进一步地，所述接合品质综合最优为接合时间限定基础上的冲击度和滑磨功相结合方面。
[0047] 进一步地，所述离合器接合过程不确定性及阈值估计包括外载荷、外界随机干扰和动力输入项。
[0048] 进一步地，所述采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹，包括：
[0049] 建立离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
[0050] 获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；需要说明的是，离合器摩擦
副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表基于实验测试获得的。
[0051] 根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
[0052] 进一步地，所述接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式为：
[0053] T∝P0*U
[0054] 式中，T表示接合扭矩，P0表示接合压力，U表示离合器摩擦副摩擦系数。
[0055] 本发明还提供一种装载机变速箱离合器接合控制系统，包括：
[0056] 信号接收模块，用于接收离合器离合请求；
[0057] 评估模块，用于采用预设的评估模型对离合器接合过程进行不确定性及阈值估计，获得最佳接合扭矩轨迹；
[0058] 接合压力轨迹获取模块，用于采用预设的离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表对所述最佳接合扭矩轨迹进行分析，得到最佳接合压力轨迹；
[0059] 执行模块，用于控制比例电磁阀输出相应的油压实现不同作业状态下的最佳接合压力轨迹，并通过自适应控制和滑模变结构控制相结合方法实现最佳接合压力轨迹的精准
跟踪。
[0060] 本发明中所述内容涉及的比例电磁阀模型参数摄动和摩擦副摩擦系数时变数据基于多条件试验测试，且考虑工作温度范围内的数值特征变化，有利于提高控制对象控制
系统设计的动稳态性能，以及离合器接合过程中故障诊断监测与分析。
[0061] 进一步地，所述接合压力轨迹获取模块包括：
[0062] 映射模块，用于存储离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表；
[0063] 油温获取模块，用于获取当前状态下的离合器油温，并根据离合器摩擦副摩擦系数随时间和油温变化关系映射表，获得该油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值；
[0064] 数据处理模块，用于根据接合扭矩与离合器摩擦副摩擦系数和接合压力关系式，得到最佳接合压力轨迹。
[0065] 进一步地，所述评估模块包括：
[0066] 评价子模块，用于根据离合器接合过程主从端的转速差时间历程表达和速度差平均波动幅值评价准则，确定离合器接合过程不确定性及阈值估计；所述离合器接合过程不
确定性及阈值估计包括外载荷和动力输入项；
[0067] 建函子模块，用于建立离合过程中冲击度和滑磨功相结合的二次型性能指标泛函；
[0068] 接合品质求解子模块，用于依据庞特里亚金原理和黎卡提微分方程解析二次型性能指标泛函，实现最优控制律和权值组合下接合品质综合最优。
[0069] 上述装载机变速箱离合器接合控制方法基于变速箱离合器接合过程一体化角度，换挡规律确定后，将载荷特征、外界随机干扰及系统自身的不确定性考虑在内，实现接合品
质综合最优；根据最佳接合扭矩轨迹与不同油温下对应的离合器摩擦副摩擦系数数值，得
到离合器最佳接合压力轨迹；通过比例电磁阀输出压力和轨迹跟踪鲁棒控制方法实现离合
器平稳接合控制。
[0070] 上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的
一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施
例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在
本发明的保护范围之内。
