CANape-Simulink聯(lián)合仿真的旁通技術(shù)在濕式雙離合變速器自動(dòng)化標(biāo)定中的應(yīng)用

許健男　易勇　王昊　楊云波　李巖

摘 要：眾所周知，雙離合器自動(dòng)變速器（以下簡(jiǎn)稱DCT）TCU軟件控制邏輯復(fù)雜，標(biāo)定難度大、周期長(zhǎng)，僅僅離合器充油一項(xiàng)標(biāo)定模塊就集成了近300個(gè)標(biāo)定參數(shù)。在研究了標(biāo)定軟件Vector CANape、Simulink的使用功能后，探索出一種應(yīng)用CANape-Simulink的旁通技術(shù)自動(dòng)化執(zhí)行離合器充油標(biāo)定的方法，并通過實(shí)車驗(yàn)證了該種方法的可行性。

關(guān)鍵詞：雙離合器;CANape;Simulink;自動(dòng)化標(biāo)定

中圖分類號(hào)：U463.211? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）03-122-04

前言

眾所周知，雙離合器自動(dòng)變速器（以下簡(jiǎn)稱DCT）TCU軟件控制邏輯復(fù)雜，同時(shí)液壓系統(tǒng)存在明顯的溫度特性和延遲特性，在實(shí)際工作中，DCT標(biāo)定存在難度大、周期長(zhǎng)，標(biāo)定效果不穩(wěn)定等客觀存在的難點(diǎn)。而CANape提供的仿真旁通功能，能夠通過外部軟件（如：Simulink）對(duì)TCU內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行移出仿真處理，通過系統(tǒng)反復(fù)的運(yùn)行處理，不斷的提高數(shù)據(jù)成熟度。將該技術(shù)應(yīng)用于離合器充油標(biāo)定，可以將標(biāo)定參數(shù)耦合于Simulink模型當(dāng)中，結(jié)合在Simulink模型中設(shè)置的閉環(huán)的反饋機(jī)制，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算當(dāng)前標(biāo)定結(jié)果并在線進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。對(duì)比人工標(biāo)定的周期長(zhǎng)、差異性和不確定性等劣勢(shì)，該方法在標(biāo)定時(shí)間、標(biāo)定結(jié)果的可靠性以及準(zhǔn)確性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1 CANape旁通功能實(shí)現(xiàn)

1.1 CANape旁通功能原理

CANape是由德國(guó)Vector公司開發(fā)，能夠應(yīng)用于TCU開發(fā)、標(biāo)定、診斷、數(shù)據(jù)采集的綜合性工具，同時(shí)，CANape也是一個(gè)高度優(yōu)化的XCP主設(shè)備，能夠使用DAQ從TCU中讀取信息，然后將該信息作為輸入信息發(fā)送給模型并使用STIM將模型計(jì)算的結(jié)果作為輸入值返回給TCU，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了真實(shí)的TCU和PC上運(yùn)行的模型算法之間的通訊，其實(shí)現(xiàn)的旁通原理如圖1所示。

在上述功能的基礎(chǔ)之上，基于MATLAB/Simulink創(chuàng)建模型。

1.2 可應(yīng)用與CANape的模型創(chuàng)建及導(dǎo)入

（1）在Simulink中選擇CANape匹配的I/O輸出作為模型的輸入、輸出接口;

（2）具體算法根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的標(biāo)定功能進(jìn)行自定義;

（3）選擇cnp.tlc的轉(zhuǎn)換平臺(tái)，將系統(tǒng)模型生成.Dll文件、A2L文件、INI文件等。

（4）將上述文件導(dǎo)入CANape工程當(dāng)中，將I/O模塊當(dāng)中的變量與對(duì)應(yīng)的TCU中變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，設(shè)置需要的觸發(fā)條件及采樣頻率。

Simulink模型導(dǎo)入CANape后的界面如圖2所示：

1.3 自動(dòng)化標(biāo)定功能實(shí)現(xiàn)

在上述旁通功能的基礎(chǔ)之上，將I/O與Simulink的條件選擇模塊、延時(shí)模塊聯(lián)合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)1個(gè)周期延時(shí)的TCU標(biāo)定量的時(shí)時(shí)更改，即：輸入/輸出關(guān)聯(lián)同一個(gè)TCU中的參數(shù)，利用Switch模塊控制觸發(fā)條件，完成閉環(huán)控制。具體實(shí)現(xiàn)辦法見圖3所示。

1.4 小結(jié)

上述文字闡述了CANape/Simulink旁通功能實(shí)現(xiàn)的原理及過程，其核心價(jià)值在于能夠?qū)imulink運(yùn)算模型旁通入CANape中，從而將TCU中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)算處理。下面以某一款上市車型匹配的7速濕式雙離合器變速器為實(shí)例，檢驗(yàn)其在整車標(biāo)定過程中具體發(fā)揮的作用。

2 自動(dòng)化標(biāo)定優(yōu)化過程

2.1 試驗(yàn)對(duì)象

試驗(yàn)對(duì)象為某上市的7速濕式雙離合器車型，整車的軟件、硬件均與實(shí)際量產(chǎn)車型技術(shù)狀態(tài)相一致。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 編譯Simulink控制模型

Simulink控制模型的編譯需要以軟件控制邏輯為基礎(chǔ)，以工程師的整車標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，設(shè)置合理的計(jì)算辦法和控制邊界條件，進(jìn)而達(dá)到良好的模型計(jì)算結(jié)果。

2.2.1.1 離合器充油軟件控制原理

充油控制過程分為三個(gè)階段：

（1）Boost階段：離合器控制壓力為目標(biāo)壓力與Boost Press壓力之和;當(dāng)離合器實(shí)際壓力與目標(biāo)壓力之差小于BoostPress Delta時(shí)，Boost階段退出，控制壓力等于Initial Press。

（2）Dwell階段：控制壓力以初始Initial Press繼續(xù)以Fixed Step速度上升，當(dāng)實(shí)際壓力與目標(biāo)壓力之差小于BiasPress Delta時(shí)，控制壓力以實(shí)際壓力的上升速度開始下降，當(dāng)控制壓力下降至與目標(biāo)壓力差值小于FillBias Pressure時(shí)，Dwell階段退出，控制壓力等于目標(biāo)壓力。

（3）Wait階段：控制壓力等于目標(biāo)壓力。

充油過程控制原理如圖4所示。

2.2.2 Simulink控制模型編寫

根據(jù)實(shí)際標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，編寫出的控制模型邏輯如下：

（1）Boost階段控制邏輯如圖5所示;

（2）Dwell階段控制邏輯如圖6所示;

（3）Wait階段控制邏輯如圖7所示。

2.2.3 充油對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)以下兩種方案分別進(jìn)行充油試驗(yàn)，并對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。

方案A：以量產(chǎn)的標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行100次充油操作，對(duì)充油結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析;

方案B：將Simulink控制模型導(dǎo)入CANape中，進(jìn)行100次充油操作，對(duì)充油結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 方案B標(biāo)定數(shù)據(jù)修正結(jié)果

方案B在Simulink控制模型時(shí)時(shí)修正標(biāo)定參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行結(jié)果如圖8所示。

上圖可以發(fā)現(xiàn)，隨著充油的反復(fù)操作，4個(gè)標(biāo)定參數(shù)根據(jù)Simulink設(shè)置的規(guī)則按照設(shè)定的步長(zhǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且最終穩(wěn)定下來，整個(gè)過程系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，無需人工干預(yù)。以運(yùn)行穩(wěn)定后的方案B對(duì)比方案A，充油標(biāo)定參數(shù)自動(dòng)化修正結(jié)果如表1所示。

2.3.2 充油結(jié)果對(duì)比

（1）目測(cè)對(duì)比結(jié)果

在實(shí)際標(biāo)定過程中，通常采用目測(cè)充油效果的方式來評(píng)估充油標(biāo)定是否合理、準(zhǔn)確。將多次的充油結(jié)果進(jìn)行做圖統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖9所示：方案A測(cè)試結(jié)果見左圖;方案B測(cè)試結(jié)果見右圖。

結(jié)果分析：

1）壓力過充：方案B對(duì)比方案A壓力過充（實(shí)際壓力超過命令壓力）值更小，見圖9紅色實(shí)心點(diǎn)處;

2）壓力穩(wěn)定性：方案B對(duì)比方案A在反復(fù)充油過程中壓力運(yùn)行一致性更優(yōu)，見圖9紅色圓圈。

3）充油完成度：方案B對(duì)比方案A在Dwell階段后期以及充油完成時(shí)目標(biāo)壓力與實(shí)際壓力的偏差值更低，充油完成度更高，見圖9紅色矩形。

4）充油時(shí)間：方案B為13個(gè)周期左右，方案A為14個(gè)周期左右，方案B更加快速。

（2）量化對(duì)比結(jié)果

對(duì)方案A、方案B多次的充油結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：

1）平均過充峰值：計(jì)算Boost階段結(jié)束點(diǎn)實(shí)際壓力與控制壓力的差值，取多次試驗(yàn)的平均值。該值大于0時(shí)，越小說明壓力控制的越精準(zhǔn);

2）平均欠充度：計(jì)算整個(gè)Dwell階段的實(shí)際壓力與控制壓力的差值的積分，取多次試驗(yàn)的平均值;該值越小，說明實(shí)際壓力越貼近控制壓力，充油效果越好;

3）平均充油完成時(shí)間：計(jì)算每次充油完成的總時(shí)間，取多次試驗(yàn)的平均值。該值越小越好，說明充油完成的時(shí)間越短。

兩個(gè)方案統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2所示。

綜上，不論在目測(cè)的充油效果上，還是實(shí)際的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，方案B得到了更為良好的充油結(jié)果，可以作為更優(yōu)的充油標(biāo)定方案。

3 結(jié)束語

通過上文所述，CANape-Simulink聯(lián)合仿真的旁通技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的自動(dòng)化標(biāo)定功能，并充分的應(yīng)用于雙離合器變速器的整車標(biāo)定當(dāng)中，在完成成熟的自動(dòng)化標(biāo)定模型后，能夠在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確達(dá)到、甚至超越人工標(biāo)定的預(yù)期結(jié)果。因此具備以下優(yōu)點(diǎn)：

3.1 節(jié)約成本

該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行、標(biāo)定功能，只需要在指定的工況反復(fù)運(yùn)行，就可以最終輸出準(zhǔn)確的標(biāo)定方案。因此，

能夠在一定程度上縮短標(biāo)定周期，節(jié)約人工、時(shí)間成本。

3.2 提升標(biāo)定質(zhì)量

該旁通功能受Simulink模型控制，是完全以實(shí)際車輛執(zhí)行結(jié)果為導(dǎo)向的標(biāo)定手段，因此，其標(biāo)定精度將遠(yuǎn)超過人眼目視達(dá)到的合格狀態(tài)，能夠達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定質(zhì)量。

3.3 促進(jìn)TCU軟件優(yōu)化

自動(dòng)標(biāo)定軟件也可以理解為一種自學(xué)習(xí)軟件，如果控制目標(biāo)明確、單一，可以將相關(guān)控制邏輯直接寫入TCU內(nèi)部，成為一種自學(xué)習(xí)邏輯，省掉標(biāo)定的流程。

但是這條路也并不是暢通無阻的，以目前的技術(shù)成熟度來講，基于CANape、Simulink的自動(dòng)化標(biāo)定功能的實(shí)現(xiàn)，存在以下難點(diǎn)：

（1）自動(dòng)化標(biāo)定軟件邏輯合理、功能完善。沒有完好的軟件，自動(dòng)運(yùn)行的結(jié)果一定不是非?？尚诺?，這就需要標(biāo)定工程師熟知TCU控制策略，并且具備成熟的標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，熟練使用相關(guān)軟件;

（2）TCU軟件成熟可靠。TCU軟件的成熟度不用過多贅述，這是標(biāo)定成功與否的決定性因素;再者軟件的改動(dòng)會(huì)生成新的.A2L文件，標(biāo)定量的物理地址隨之也發(fā)生了改變，此時(shí)需要重新設(shè)置、匹配，增大了沒有意義的工作量。

（3）軟件調(diào)試、配置過程復(fù)雜。以目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展程度來看，以整車為平臺(tái)的自動(dòng)化標(biāo)定功能還鮮有人做，CANape作為一個(gè)人工在線的標(biāo)定軟件在自動(dòng)化標(biāo)定方面的開發(fā)程度不高，可應(yīng)用接口數(shù)量很少，因而在與Simulink模型進(jìn)行接口的時(shí)候需要很多繁瑣的配置。

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