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摘要：本論文主要分析了工程車輛自動變速的基本原理以及智能自動變速理論。

關(guān)鍵詞：自動變速；工程車輛；基本原理；液力傳動系統(tǒng)；智能自動變速理論

1背景

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，我國的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)取得巨大成就。而這些項目需要大量的工程車輛，壓路機、推土機、挖掘機等。這些工程車輛和一般的交通車輛有很大的區(qū)別，他們的任務(wù)是完成工程項目而不像一般的交通車輛是代步工具，所以他們的自動變速原理和一般的車輛有很大的差別。他們需要把大部分的功率用來工作，一小部分的功率用來行進。所以工程車輛為了適應(yīng)外界負載的不確定因素，所采用的液壓傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)雖然有很多優(yōu)良的性能，但是也存在著許多缺陷。面對了負載的外界負載的變化，液力傳動的效率會變低，這樣導(dǎo)致能源的浪費，不符合綠色發(fā)展的理念。

2工程車輛自動變速的基本原理

自動變速技術(shù)開始應(yīng)用在汽車上，后來慢慢被推廣到工程車輛上面，但是遇到了很多問題。因此工程車輛的自動變速原理絕不能照搬一般的交通車輛的原理。傳統(tǒng)的原理是在選定換擋控制參數(shù)之后按照某些性能指標要求用數(shù)學方法求解換擋規(guī)律。工程車輛換擋規(guī)律按控制參數(shù)的數(shù)量可分為兩參數(shù)、三參數(shù)及四參數(shù)。

2.1兩參數(shù)自動變速原理

工程車輛在最開始的時候使用的就是兩參數(shù)自動變速原理的。這種理論是在汽車自動變速理論發(fā)展而來的。兩參數(shù)指的是車速和油門，這種原理就是工程機械是在油門全開的時候工作，這時候認為油門是不變的，兩參數(shù)的變速原理就是通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速作為換擋參數(shù)來確定變速器擋位。這種兩參數(shù)的自動變速原理有一定的局限性，因為在工作時和不工作時，外接的負載情況是不一樣的，外國在那個時候的工程車輛都是有兩種模式的，但是這種是不合理的，因為負載的變化變化情況很多的。我國的陳慧巖教授根據(jù)兩參數(shù)自動變速原理成功研制出了ZL50裝載機的自動換擋電子控制單元。

2.2三參數(shù)自動變速原理

三參數(shù)自動變速原理的三個參數(shù)分別指的是油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變矩器渦輪轉(zhuǎn)速。通過選取三個參數(shù)為理論依據(jù)從而來制定的換擋策略。因為變矩器渦輪轉(zhuǎn)速乘上變速箱傳動比即為車速。在實際建立數(shù)學模型時,假設(shè)工作泵消耗的功率為固定值,然后將發(fā)動機的總功率出去工作泵的額定功率以后，在與變矩器渦輪進行匹配。在實際的控制中，首先測量的油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變矩器渦輪轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和變矩器渦輪轉(zhuǎn)速計算出變矩器的傳動比，然后在根據(jù)換擋策略進行控制。三參數(shù)的最大的問題就是工程車輛在進行自動變速是電機的波動很大，這樣對于工程車輛有一定的損壞。

2.3四參數(shù)自動變速原理

在上一節(jié)介紹了三參數(shù)在自動變速時存在著一些缺陷，也就是電機在變速是會存在的較大的波動，因此這時候有學者提出必須要作業(yè)特性對自動變速的影響，提出了四參數(shù)自動變速的理論。這種理論是對三個參數(shù)的完善，增加了第四個參數(shù)也就是工作油泵壓力P。工程車輛上一般存在著多個泵,雖然不同類型的工程車輛的泵的大小、形狀、容量都不一樣,但是這些泵大多使用定量泵并且通過分動箱與發(fā)動機飛輪相連，這種機構(gòu)就決定了泵的輸出流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比。這時候既可以根據(jù)壓力P計算出油泵消耗的功率，然后通過計算把它換算成油門的開度，然后就可以使用三參數(shù)理論進行自動變速的控制了。

3智能自動變速控制

上面章節(jié)講述的兩參數(shù)、三參數(shù)以及四參數(shù)自動變速理論都是傳統(tǒng)的變速理論，而且他們是建立在精確的數(shù)學模型基礎(chǔ)上得到的，然后通過幾個參數(shù)計算，得到想要控制的策略。但是由于施工環(huán)境的復(fù)雜性以及操作的復(fù)雜性，往往得到的模型都是比較理想化的模型，所以傳統(tǒng)的自動變速控制理論應(yīng)用存在一定的局限性，但是他們是基礎(chǔ)。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，各種智能變速理論應(yīng)用而生，它能夠根據(jù)專家系統(tǒng)或者是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習得到模型很難得到的換擋策略，這些變速理論學習能力適應(yīng)能力很強，非常適合復(fù)雜的、非線性的環(huán)境。這里介紹一下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)換擋理論以及模糊換檔理論。

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)換擋策略

隨著大數(shù)據(jù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，大大促進了機器學習和深度學習的發(fā)展。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢在于學習能力以及自我總結(jié)能力，非常適合用于非線性、復(fù)雜的條件，所以這種理論很適合用在自動換擋策略上。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過不斷學習駕駛員駕駛時的換擋規(guī)則，然后終結(jié)出一套智能換擋規(guī)律。這種規(guī)律是建立大量數(shù)據(jù)學習基礎(chǔ)上，這樣得出來的換擋理論就十分可靠，這樣就能智能地指導(dǎo)換擋理論，更有利工程車輛提高工作效率。

3.2模糊換擋策略

自動變速系統(tǒng)具有很強的時變性、非線性、時滯性等特點，所以很難建立精確的數(shù)學模型，因此很難使用傳統(tǒng)的自動變速理論進行分析。但是模糊控制可以解決這個問題，因此得到了很好的應(yīng)用。首先可將優(yōu)秀駕駛員駕駛的經(jīng)驗作為模糊控制的規(guī)則，然后根據(jù)經(jīng)驗選取適宜的語言變量和隸屬度函數(shù)，然后將輸入進行模糊化處理，根據(jù)我們得到的規(guī)則庫進行模糊推理，最后通過去模糊化處理從而獲得精確的輸出控制。自動變速規(guī)則庫就是通過熟練駕駛員的經(jīng)驗所對應(yīng)的各種車輛運行狀況（如油門開度、方向盤轉(zhuǎn)角和路面狀況等參數(shù)）獲得的，然后根據(jù)模糊控制的過程從而決定最終的擋位。

4結(jié)語

工程車輛和一般的交通車輛在自動變速原理上有一定的區(qū)別，傳統(tǒng)的變速原理有兩參數(shù)、三參數(shù)和四參數(shù)的，但是隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的不斷發(fā)展，越來越多的智能化變速理論應(yīng)用而生，不斷促使車輛技術(shù)不斷向前發(fā)展。

參考文獻：

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作者:姜攀 單位:西安思源學院