CN103448726A - 用于控制多模式变速器的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于控制多模式变速器的方法和设备。包括多模式变速器的动力***被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩。用于控制多模式变速器的方法包括采用闭环速度控制***来确定用于包括扭矩机的实际扭矩致动器的扭矩命令。闭环速度控制***包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于多个虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于实际扭矩致动器的扭矩命令。
Description
技术领域
本公开涉及扭矩传递装置，包括在动力***中采用的多模式变速器。
背景技术
此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这样的陈述并不意图构成对现有技术的承认。
混合动力***包括扭矩产生装置，例如内燃发动机和非燃烧电动机，其将扭矩通过变速装置传递到可联接到传动系的输出构件。用于操作混合动力***的控制***控制扭矩产生装置的扭矩输出和扭矩传递元件在变速器中的应用以响应于操作者命令的输出扭矩请求而传递扭矩，以考虑燃料经济性、排放、驾驶性能和其它因素。
发明内容
包括多模式变速器的动力***被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩。用于控制多模式变速器的方法包括采用闭环速度控制***来确定用于包括扭矩机的实际扭矩致动器的扭矩命令。闭环速度控制***包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于多个虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于实际扭矩致动器的扭矩命令。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
采用闭环速度控制***来确定用于包括扭矩机的实际扭矩致动器的扭矩命令，包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于多个虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括对与独立控制功能相关联的可辨别的操作参数具有影响的变速器元件。
技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的输入构件。
技术方案4. 根据技术方案2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的输出构件。
技术方案5. 根据技术方案2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的扭矩传递离合器。
技术方案6. 根据技术方案2所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括所述多模式变速器的输入构件和所述多模式变速器的输出构件。
技术方案7. 根据技术方案2所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括所述多模式变速器的输入构件和所述多模式变速器的扭矩传递离合器。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其中采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于所述多个虚拟扭矩致动器的所述输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令包括：
监测与所述虚拟扭矩致动器相关联的操作参数；
确定与所述监测的操作参数相关联的误差向量；
采用操作于所述误差向量的第一传递函数来生成用于所述虚拟扭矩致动器的扭矩命令；
将约束施加到用于所述虚拟扭矩致动器的所述扭矩命令以生成受约束的虚拟致动器控制向量；以及
采用操作于所述受约束的虚拟致动器控制向量的第二传递函数来生成用于所述实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量，包括用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其中确定与所述监测的操作参数相关联的所述误差向量包括将包括多个与所述虚拟扭矩致动器相关联的命令的参数的命令向量与包括与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述监测的操作参数的响应向量进行比较。
技术方案10. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
采用闭环速度控制***来确定用于实际扭矩致动器的扭矩命令，包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的输出控制参数。
技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，其中采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于所述虚拟扭矩致动器的所述输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的输出控制参数包括：
监测与所述多模式变速器相关联的操作参数，包括与所述虚拟扭矩致动器相关联的操作参数；
确定与所述监测的操作参数相关联的误差向量；
采用对所述误差向量操作的第一传递函数来生成用于所述虚拟扭矩致动器的所述输出命令；
将约束施加到用于所述虚拟扭矩致动器的所述输出命令以生成受约束的虚拟致动器控制向量；以及
采用对所述受约束的虚拟致动器控制向量操作的第二传递函数来生成用于所述实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量，包括用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述操作参数包括所述多模式变速器的输入构件的输入速度。
技术方案13. 根据技术方案11所述的方法，其中与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述操作参数包括所述多模式变速器的输出构件的输出速度。
技术方案14. 根据技术方案11所述的方法，其中与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述操作参数包括所述多模式变速器的扭矩传递离合器的离合器反作用扭矩。
技术方案15. 根据技术方案10所述的方法，其中采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于所述虚拟扭矩致动器的所述输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的输出控制参数包括采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令，以有效用于控制所述输出构件中的传动系阻尼。
技术方案16. 根据技术方案10所述的方法，其中采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于所述虚拟扭矩致动器的所述输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的输出控制参数包括采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令，以有效用于控制所述输入构件的输入速度。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中所述扭矩命令响应于发动机自起动命令而被约束和生成。
技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，其中所述扭矩命令响应于发动机自停止命令而被约束和生成。
技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中所述扭矩命令响应于用于启动选定的扭矩传递离合器的命令而被约束和生成。
技术方案20. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
监测与所述多模式变速器相关联的操作参数，包括与虚拟扭矩致动器相关联的操作参数；
将包括多个与所述虚拟扭矩致动器相关联的命令的参数的命令向量与包括与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述监测的操作参数的响应向量进行比较以确定误差向量；
对所述误差向量采用第一传递函数以生成用于所述虚拟扭矩致动器的扭矩命令；
将约束施加到用于所述虚拟扭矩致动器的所述扭矩命令以生成受约束的虚拟致动器控制向量；
对所述受约束的虚拟致动器控制向量采用第二传递函数以生成用于实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量，包括用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令误差；以及
采用闭环速度控制***来确定用于所述扭矩机的扭矩命令，该扭矩命令结合用于所述实际扭矩致动器的所述扭矩命令误差。
附图说明
现在将以举例方式参照附图描述一个或多个实施例，在附图中：
图1示出根据本公开的包括内燃发动机、多模式变速器、传动系和控制器的动力***；
图2-1和图2-2示出分别表示在根据本公开的多模式变速器上的实际扭矩致动器和虚拟扭矩致动器的输入的杠杆图；
图3示出根据本公开的用于控制示例性多模式变速器的操作的控制方案的实施，该多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩；以及
图4示出根据本公开的闭环速度控制***，该***被构造成采用第一和第二传递函数来控制示例性多模式变速器的操作。
具体实施方式
现在参看附图，其中所示内容仅仅是为了示出某些示例性实施例，而不是为了限制它们，图1示出了非限制性动力***，其包括内燃发动机(发动机)14、多模式机变速器(变速器)10、传动系90和控制器5。变速器10机械联接到发动机14和多个扭矩机，并且被构造成在发动机14、扭矩机和传动系90之间传递扭矩。如图所示，扭矩机包括在一个实施例中为电动电动发电机的第一扭矩机56和第二扭矩机72。
发动机14可以是任何合适的燃烧装置，并且包括在若干种状态下选择性地操作以将扭矩经由输入构件12传递到变速器10的多缸内燃发动机，并且可以是火花点火或压缩点火发动机。发动机14包括操作地联接到变速器10的输入构件12的曲轴。旋转速度传感器11监测输入构件12的曲轴角度和旋转速度。由于在发动机14和变速器10之间的输入构件12上的扭矩消耗部件(例如扭矩管理装置)的布置，来自发动机14的功率输出(即，旋转速度和发动机扭矩)可以不同于到变速器10的输入速度和输入扭矩。
图示变速器10为双模式复合分离式机电变速器10，其包括三个行星齿轮组24、26和28以及四个可接合的扭矩传递装置，即，离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。也可以采用其它多模式变速器。如本文所用，离合器是指能响应于控制信号而选择性地施加的扭矩传递装置，并且可以是任何合适的装置，包括例如单盘或多盘离合器或组件、单向离合器、带式离合器以及制动器。液压回路42被构造成利用由电动液压泵17供应的加压液压流体来控制离合器中每一个的离合器状态，电动液压泵17由控制器5可操作地控制。离合器C2 62和C4 75是液压施加的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73是能接地到变速器壳体68的液压控制的制动器装置。离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的每一个使用由液压控制回路42供应的加压液压流体液压地施加。液压回路42由控制器5可操作地控制以启动和停用所述离合器，提供用于冷却和润滑变速器的元件的液压流体，并且提供用于冷却第一扭矩机56和第二扭矩机72的液压流体。液压回路42中的液压压力可通过使用(多个)压力传感器测量、通过使用车载例程估计或使用其它合适方法来确定。
第一扭矩机56和第二扭矩机72为三相交流电动发电机，每一个包括定子和转子以及相应的旋转变压器80和82。每个扭矩机的电动机定子接地到变速器壳体68的外部，并且包括具有从其延伸的缠绕的电气绕组的定子芯。第一扭矩机56的转子支撑在毂衬齿轮上，该齿轮经由第二行星齿轮组26可操作地附连到轴60。第二扭矩机72的转子固定地附连到空心轴套66。旋转变压器80和82中的每一个信号且可操作地连接到变速器功率逆变器控制模块(TPIM) 19，并且每一个感测和监测旋转变压器转子相对于旋转变压器定子的旋转位置，从而监测第一扭矩机56和第二扭矩机72中相应的一个的旋转位置。另外，从旋转变压器80和82输出的信号可用来确定第一扭矩机56和第二扭矩机72的旋转速度。
变速器10包括输出构件64(例如轴)，其可旋转地连接到传动系90以将输出功率提供至传动系90，输出功率被传递到车轮93，图1中示出其中一个车轮。在输出构件64处的输出功率由输出旋转速度和输出扭矩来表征。变速器输出速度传感器84监测输出构件64的旋转速度和旋转方向。车轮93中的每一个优选地配有传感器94，该传感器适于监测车轮速度以确定车辆速度以及绝对和相对车轮速度，以用于制动控制、牵引控制和车辆加速度控制。
来自发动机14的输入扭矩以及来自第一扭矩机56和第二扭矩机72的电动机扭矩作为从燃料或储存在电能存储装置(ESD) 74中的电势的能量转换的结果而产生。ESD 74经由直流传输导体27高压直流联接到TPIM 19。传输导体27包括接触器开关38。在正常操作中，当接触器开关38闭合时，电流能在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38打开时，在ESD 74和TPIM 19之间的电流流动中断。TPIM 19优选地包括一对功率逆变器和相应的电动机控制模块，电动机控制模块被构造成从其接收扭矩命令并控制逆变器状态，以便提供电动机驱动或再生功能来满足电动机扭矩命令。功率逆变器包括互补的三相电力电子装置，并且每个包括多个绝缘栅双极晶体管，用于通过高频率地开关而将来自ESD 74的直流电转换为交流电，从而为第一扭矩机56和第二扭矩机72中相应的一个提供功率。绝缘栅双极晶体管形成构造成接收控制命令的开关模式电源。三相电机中每一个的每个相包括一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制，以提供电动机驱动机械功率生成或电功率再生功能。三相逆变器经由直流传输导体27接收或供应直流电，并将直流电转化为三相交流电或将三相交流电转化为直流电，该交流电分别经由传输导体29和31传导到作为电动机或发电机操作的第一扭矩机56和第二扭矩机72，或者从第一扭矩机56和第二扭矩机72传来。
TPIM 19响应于电动机扭矩命令而通过一对功率逆变器和相应的电动机控制模块向第一扭矩机56和第二扭矩机72传输电功率并从第一扭矩机56和第二扭矩机72传输电功率。根据ESD 74是否在充电或放电，将电流传送到ESD 74和从ESD 74传送电流。
控制器5经由通信链路15信号且可操作地链接到动力***中的各种致动器和传感器，以监测和控制动力***的操作，包括合成信息和输入，以及执行算法来控制致动器以实现与燃料经济性、排放、性能、驾驶性能以及包括ESD 74的电池及第一扭矩机56和第二扭矩机72在内的硬件的保护有关的控制目标。控制器5为总体车辆控制架构的子集，并且提供动力***的协调的***控制。控制器5可包括分布式控制模块***，该***包括单个控制模块，这些模块包括监控模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电池组控制模块和TPIM 19。用户接口13优选地信号连接到多个装置，车辆操作者通过这些装置指导和命令动力***的操作。这些装置优选地包括加速踏板113、操作者制动踏板112、变速器档位选择器114 (PRNDL)和车速巡航控制。变速器档位选择器114可具有多个离散的操作者可选择的位置，包括输出构件64的旋转方向，以启用前进和倒退方向之一。用户接口13可包括如图所示的单个装置，或者备选地可包括直接连接到单个控制模块的多个用户接口装置。
前述控制模块与其它控制模块、传感器和致动器经由通信链路15通信，通信链路15实现在各种控制模块之间的结构化通信。具体通信协议是因应用而异的。通信链路15和适当的协议在前述控制模块和其它控制模块之间提供了鲁棒的消息传送和多控制模块接口，所述其它控制模块提供包括例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性的功能。多个通信总线可用来提高通信速度并提供一定水平的信号冗余度和完整性，包括直接链路和串行***接口(SPI)总线。各个控制模块之间的通信也可使用无线链路进行，例如短距离无线电通信总线。各个装置也可以直接连接。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语表示下列中的一个或多个的任一个或各种组合：(多个)专用集成电路(ASIC)、(多个)电子电路、(多个)中央处理单元(优选(多个)微处理器)和执行一个或多个软件或固件程序或例程的相关联的存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、(多个)组合逻辑电路、(多个)输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供所述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示包括标定值和查找表的任何控制器可执行的指令集。控制模块具有为提供所需功能而执行的一组控制例程。例程例如通过中央处理器执行，并可操作用于监测来自感测装置和其它联网控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以以规则的间隔执行，例如，在进行中的发动机和车辆操作期间每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒进行一次。备选地，可以响应于事件的发生而执行例程。
变速器10被构造成在若干状态之一下操作，这些状态能以包括发动机开启状态(ON)和发动机关闭状态(OFF)之一的发动机状态进行描述，并且变速器档位包括固定档和可变档位(EVT)模式，下面参照表1进行描述。
表1中的变速器档位指示对于每一个档位来说离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中具体施加的一个或多个。就本说明书的目的而言，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于0RPM，即发动机曲轴不旋转。固定档操作提供了变速器10的输入与输出速度的固定比率操作。响应于由用户接口13捕获的经由加速踏板113、制动踏板112和变速器档位选择器114的操作者输入，控制模块5确定扭矩命令以控制包括发动机14及第一扭矩机56和第二扭矩机72在内的扭矩致动器，从而满足在输出构件64处的输出扭矩请求，以便传递到传动系90。
图2-1示意性地示出第一杠杆图100，其表示在其中一种EVT模式下操作的多模式变速器上的实际扭矩致动器的输入。实际扭矩致动器是用于变速器10的第一扭矩机56和第二扭矩机72，它们分别包括第一电动机扭矩命令Ta 110和第二电动机扭矩命令Tb 120。
图2-2示意性地示出第二杠杆图100′，该图对应于第一杠杆图100，并且表示在其中一种EVT模式下操作的多模式变速器上的虚拟扭矩致动器的输入。虚拟扭矩致动器是用于示例性变速器10的输入构件12和输出构件64，它们分别包括输入扭矩命令Ti 115和输出扭矩命令To 125。第一杠杆图100和第二杠杆图100′用来开发如下***动力学方程。
实际扭矩致动器的操作可以用第一***动力学方程描述如下：
x(k+1) = A*x(k) + Bab*[uab(k)] [1]
其中A为应用特定的标量向量；
x(k)为变速器的响应向量；
Bab为与实际扭矩致动器相关联的应用特定的向量；并且
uab(k)为与实际扭矩致动器相关联的控制向量。
虚拟扭矩致动器的操作可以用第二***动力学方程描述如下：
x(k+1) = A*x(k) + Bio*[uio(k)] [2]
其中 A为应用特定的标量向量；
x(k)为变速器的响应向量；
Bio为与虚拟扭矩致动器相关联的应用特定的向量；并且
uio(k)为与虚拟扭矩致动器相关联的控制向量。
对于给定***来说，来自虚拟扭矩致动器的输出或响应向量x(k+1)(方程2)与来自实际扭矩致动器的响应向量x(k+1)(方程1)相同，因此项Bab[uab(k)]和Bio[uio(k)]等价。这些项均可以相乘如下：
Bab T Bab[uab(k)]= Bab T Bio[uio(k)] [3]
其中，Bab T是被转置的Bab项。
方程3可以接着表达如下：
uab(k)= Tio2ab *uio(k) [4]
其中 Tio2ab为在虚拟扭矩致动器和实际扭矩致动器之间的传递函数。该传递函数Tio2ab可根据下面的关系来定义。
Tio2ab = inv(Bab T Bab)Bab T Bio [5]
因此，Tab2io(即，在实际扭矩致动器和虚拟扭矩致动器之间的传递函数)可以根据下面的关系来定义。
Tab2io = inv(Tio2ab)
反馈增益Kab和Kio可根据下面的关系来定义。
Kab= Tio2ab *Kio [6]
Kio= Tab2io *Kab [7]
TI输入矩阵可根据下面的关系来定义。
Bio= Bab* Tio2ab [8]
Bab= Bio * Tab2io [9]
因此，实际扭矩致动器的控制向量可使用显示如下的变换矩阵或传递函数变换为虚拟扭矩致动器的控制向量：
uab(k)= Tio2ab *uio(k) [10]
其中 Tio2ab = inv(Bab T Bab)Bab T Bio
变换矩阵或传递函数将动态***从使用实际电动机作为致动器的***变换为使用在可选择点处在传动系中施加的虚拟扭矩致动器的***。这些虚拟扭矩致动器可被选择，使得它们能与操作者所关注的独立控制功能一致，或者使得它们能在控制***中与所关注的独立控制功能一致。这允许每一个控制功能在其自身的约束下执行，而不影响其它控制功能的输出，从而独立于其它虚拟扭矩致动器而控制虚拟扭矩致动器中的一个。图示使用变换矩阵或传递函数使用第一和第二扭矩致动器的实际扭矩致动器和输入构件及输出构件的虚拟扭矩致动器在实际扭矩致动器的控制向量和虚拟扭矩致动器的控制向量之间变换。可以开发其它变换矩阵或传递函数以在实际扭矩致动器的控制向量和虚拟扭矩致动器的控制向量之间变换，其中虚拟扭矩致动器包括但不限于输入构件、选定的离合器、输出构件和在代表性的变速器杠杆图上的其它致动器或节点中选定的一个。
图3示意性地示出用于控制实际***350的操作的虚拟扭矩致动器控制方案300的实施，该***为示例性的多模式变速器，其在一个实施例中被构造成在输入构件、第一和第二扭矩机以及输出构件之间传递扭矩。虚拟扭矩致动器控制方案300提供了一种执行多个虚拟扭矩致动器的一致独立控制的机制。虚拟扭矩致动器代表变速器或动力***中的可选择元件，其对可能是车辆操作者所关注的可辨别参数具有影响。虚拟扭矩致动器优选地被选择以与独立的控制功能一致，从而允许每个选定的控制功能在其自身的约束下执行，而不影响其它虚拟扭矩致动器的输出。可辨别的参数可以是暂时性的，即仅在一定时间段内是所关注的。虚拟扭矩致动器包括例如：输入构件12，其在发动机自起动和自停止操作期间影响输入速度控制方面是所关注的；输出构件64，其在管理传动系阻尼方面是所关注的；以及例如离合器C1 70的离合器中的一个的离合器扭矩，其在离合器滑差控制方面是所关注的。
概言之，虚拟扭矩致动器控制方案300将表示变速器的动力学***方程变换为表示虚拟扭矩致动器的动力学***方程。实际***350的虚拟扭矩致动器可包括输入构件12、输出构件64、施加的离合器、或在多模式变速器中所关注的另一个扭矩节点、以及相关联的控制向量，该控制向量包括输入扭矩命令Ti、输出扭矩命令To、离合器扭矩命令TC1(例如，离合器C1 70)和与所关注的变速器节点相关联的另一个扭矩命令中的一个或多个。虚拟扭矩致动器的扭矩命令被确定，并且响应于输出扭矩请求且包括传动系阻尼控制、与发动机自起动和自停止操作相关联的闭环速度控制、以及离合器扭矩控制。扭矩约束被施加到虚拟扭矩致动器的扭矩命令以确定虚拟扭矩致动器的受约束的扭矩命令。虚拟扭矩致动器的受约束的扭矩命令被变换为实际***350的扭矩命令，其可包括用于控制实际扭矩致动器(即，第一扭矩机56和第二扭矩机72）的扭矩命令。因此，第一和第二扭矩机响应于虚拟扭矩致动器的扭矩命令而被控制。
这包括确定输入或命令向量r(k) 305，其优选地包括多个与动力***的操作相关联的优选的或命令的速度和扭矩参数，包括变速器输入速度Ni、变速器输出速度No以及第一扭矩机和第二扭矩机的旋转速度Na和Nb的优选状态。
命令向量r(k) 305以数学方式与响应向量x(k) 355相比较以生成误差向量e(k) 315。响应向量x(k) 355包括与动力***的操作相关联的多个操作参数，包括与虚拟扭矩致动器相关联的操作参数，包括变速器输入速度Ni、变速器输出速度No以及第一扭矩机和第二扭矩机的旋转速度Na和Nb。
误差向量e(k) 315作为输入被提供给第一传递函数320，该函数将虚拟控制增益应用到独立的虚拟扭矩致动器，如下所示：
uio(k) = Kio * e(k) [11]
其中 uio(k)为虚拟致动器控制向量；并且
Kio为独立的虚拟扭矩致动器的增益系数矩阵。
虚拟致动器控制向量uio(k)包括所关注的虚拟扭矩致动器的扭矩命令。在一个实施例中，虚拟致动器控制向量包括与输入构件和输出构件相关联的扭矩命令，从而独立地控制包括输入构件的速度控制和输出构件的阻尼控制的输出，即，uio(k) = [Ti(速度控制)；To(阻尼)]。应用到第一传递函数320的控制增益相对于与所关注的虚拟扭矩致动器相关联的成本而设计并且为其独立控制做准备。
第一传递函数320生成虚拟致动器控制向量uio(k) 325，该向量被输入到虚拟约束函数330。虚拟约束函数330通过约束虚拟致动器控制向量uio(k)以生成受约束的虚拟致动器控制向量uio(k)′ 335而将独立确定的约束施加到虚拟扭矩致动器。独立确定的约束可包括与用于发动机自起动和自停止操作的输入构件的速度的闭环控制、用于传动系阻尼的输出构件的速度的闭环控制或离合器中的一个的离合器速度的闭环控制相关联的约束。
受约束的虚拟致动器控制向量uio(k)′ 335使用根据下面的关系的变换函数340变换至实际域：
uab(k) = Tio2ab * uio(k)′ [12]
其中 uab(k)表示实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量345，包括Ta和Tb的参数；并且
Tio2ab表示从虚拟扭矩致动器(即，输入构件12和输出构件64)到实际扭矩致动器(即，第一电机56和第二电机72)的传递函数。
因此，如使用下面重复的前述方程1所表示的，通过将分别包括第一电动机扭矩命令Ta 110和第二电动机扭矩命令Tb 120的扭矩命令的用于实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量345(即uab(k))施加到实际***350，实现实际***350的控制，即机电变速器10的实际扭矩致动器的控制。实际***350生成响应向量x(k) 355。
x(k+1) = A* x(k) + Bab * uab(k) [13]
图4示意性地示出闭环速度控制***200的实施例，其采用虚拟扭矩致动器控制方案300的实施例来控制多模式变速器10的实施例的操作。闭环速度控制***200包括前述动力***10、动力***估计器10′和虚拟扭矩致动器控制方案300。估计器10′被构造成分别基于第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245以及所监测的延迟的输出状态255来估计各种动力系状态，即与动力***的操作相关联的操作参数，包括包含在响应向量x(k) 355中的变速器输入速度Ni、变速器输出速度No、以及第一和第二扭矩机的旋转速度Na和Nb。来自响应向量x(k) 355的估计的动力系状态与已知的状态基准相比较，该基准优选地包括命令向量r(k) 305的多个优选的或命令的操作参数。
闭环速度控制***200的输入包括开环电动机扭矩Ta 215和Tb 225，其响应于输出扭矩请求而确定。估计发动机扭矩125。开环电动机扭矩Ta 215和Tb 225与第一扭矩命令误差237和第二扭矩命令误差247结合以确定用来控制的第一扭矩机56和第二扭矩机72的第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245。虚拟扭矩致动器控制方案300如参照图3所述操作以生成实际扭矩致动器的受约束的输出控制参数，即uab(k) 345，其包括分别被用作第一扭矩命令误差237和第二扭矩命令误差247的参数Ta和Tb。这是迭代的过程，其中闭环速度控制***200和所有相关联的元件及控制方案在前述循环中的一个期间被执行，以便确定用来控制第一扭矩机56和第二扭矩机72的第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245。
本公开已描述了某些优选实施例及其修改。在阅读和理解本说明书后，技术人员可以想到另外的修改和变型。因此，本公开意图不限于作为实现本公开构思到的最佳方式而公开的(多个)特定实施例，本公开还将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
采用闭环速度控制***来确定用于包括扭矩机的实际扭矩致动器的扭矩命令，包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于多个虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括对与独立控制功能相关联的可辨别的操作参数具有影响的变速器元件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的输入构件。
4.根据权利要求2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的输出构件。
5.根据权利要求2所述的方法，其中对与所述独立控制功能相关联的所述可辨别的操作参数具有影响的所述变速器元件包括所述多模式变速器的扭矩传递离合器。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括所述多模式变速器的输入构件和所述多模式变速器的输出构件。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述虚拟扭矩致动器包括所述多模式变速器的输入构件和所述多模式变速器的扭矩传递离合器。
8.根据权利要求1所述的方法，其中采用所述虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于所述多个虚拟扭矩致动器的所述输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令包括：
监测与所述虚拟扭矩致动器相关联的操作参数；
确定与所述监测的操作参数相关联的误差向量；
采用操作于所述误差向量的第一传递函数来生成用于所述虚拟扭矩致动器的扭矩命令；
将约束施加到用于所述虚拟扭矩致动器的所述扭矩命令以生成受约束的虚拟致动器控制向量；以及
采用操作于所述受约束的虚拟致动器控制向量的第二传递函数来生成用于所述实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量，包括用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令。
9.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
采用闭环速度控制***来确定用于实际扭矩致动器的扭矩命令，包括采用虚拟扭矩致动器控制方案来响应于用于虚拟扭矩致动器的输出命令而生成用于所述实际扭矩致动器的输出控制参数。
10.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，所述多模式变速器被构造成在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
监测与所述多模式变速器相关联的操作参数，包括与虚拟扭矩致动器相关联的操作参数；
将包括多个与所述虚拟扭矩致动器相关联的命令的参数的命令向量与包括与所述虚拟扭矩致动器相关联的所述监测的操作参数的响应向量进行比较以确定误差向量；
对所述误差向量采用第一传递函数以生成用于所述虚拟扭矩致动器的扭矩命令；
将约束施加到用于所述虚拟扭矩致动器的所述扭矩命令以生成受约束的虚拟致动器控制向量；
对所述受约束的虚拟致动器控制向量采用第二传递函数以生成用于实际扭矩致动器的受约束的实际致动器控制向量，包括用于所述实际扭矩致动器的扭矩命令误差；以及
采用闭环速度控制***来确定用于所述扭矩机的扭矩命令，该扭矩命令结合用于所述实际扭矩致动器的所述扭矩命令误差。
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