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研究背景
随着智能控制技术的发展，用户对汽车动力性、经济性与舒适性的要求持续提升，自动变速器的换挡性能已成为衡量车辆动力系统优劣的关键指标。双离合变速器（DCT）通过控制发动机转矩在两个离合器间的传递实现换挡，其核心目标是快速完成转矩切换，避免动力中断或锁止冲击，同时满足换挡品质要求。为此，本文提出一种融合物理模型与数据驱动的自适应换挡控制方法，显著提升换挡平顺性与系统鲁棒性，并实现对离合器摩擦因数的在线自适应，推动DCT控制智能化升级。

研究内容

1. DCT换挡建模与优化
建立DCT换挡过程的动力学模型，结合多目标优化需求，将其转化为单目标优化问题。采用伪谱法将最优控制问题离散化为非线性规划问题，并通过序列二次规划（SQP）求解，获得发动机与离合器转速的综合最优参考轨迹，为闭环控制提供理论基础。

Fig. 1 The DCT system modeling in the gearshift process

2. 自适应换挡控制策略架构
提出三层控制架构：策略层根据车辆状态与驾驶员意图生成参考转速；控制层采用闭环自适应算法，实时调节节气门开度与离合器油压，实现对离合器摩擦因数的动态补偿；执行层涉及液压机构控制，不在本文研究范围内。

Fig. 2 Speed closed-loop control strategy. apo denotes acceleration pedal opening, and t denotes gearshift duration

3. 混合驱动自适应控制方法
引入RBF神经网络构建离合器摩擦因数自适应模型，结合伪谱法生成的参考轨迹，实现转速闭环控制。采用模型-数据混合驱动策略，融合滑模控制与同步时刻微滑摩控制，精准跟踪发动机与离合器转速，提升控制精度与适应能力。

Fig. 3 The scheme of the oncoming clutch control for gearshift

Fig. 4 Closed-loop control scheme for engine speed during gearshift changes

4. 仿真与实车验证
通过上位机与TCU协同控制，在1挡升2挡工况下开展实车测试。系统实时采集油门开度、发动机转速、离合器转速及油压信号，计算并下发发动机转矩与离合器油压指令。实验结果表明，该方法在时变油门条件下仍能保持优异的换挡品质，具备良好的自适应性与鲁棒性，成功实现对离合器摩擦特性的在线识别与补偿。

Fig. 5 The experimental program of gearshift of DCT on the vehicle

Fig. 6 The DCT gearshift real-vehicle test experiment setup

作者简介

刘永刚，重庆大学机械与车辆工程学院教授，中国汽车工程学会高级会员。2004年与2010年分别获重庆大学汽车工程学士、博士学位，2007–2009年在美国密歇根大学攻读博士并任研究学者。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目30余项，发表论文100余篇，研究方向包括智能电动汽车、混合动力系统优化控制及自动变速系统集成控制。

廖熠华，2021年获东北大学机械工程学士学位，2024年获重庆大学汽车工程硕士学位，研究方向为汽车动力传动与控制。

张静晨，2019年与2022年分别获重庆大学汽车工程学士与硕士学位，研究方向为汽车动力传动与控制。

陈峥，昆明理工大学交通工程学院教授，英国工程技术学会会士（IET Fellow）。2004年、2007年、2012年分别获西北工业大学电气工程学士、硕士及控制科学与工程博士学位。曾在美国密歇根大学任博士后与研究学者，2019–2021年于英国伦敦玛丽女王大学任玛丽·居里研究员。主持科研项目30余项，发表同行评审论文170余篇，研究方向涵盖电池管理系统与智能电动汽车能量控制。

期刊介绍

Automotive Innovation 是由中国科学技术协会主管、中国汽车工程学会与清华大学联合主办的行业首本英文科技期刊，旨在推动中国汽车创新成果走向国际，提升中国在全球汽车产业的话语权。期刊与Springer Nature合作出版，已被EI、ESCI、Scopus收录，2023年影响因子为4.8，CiteScore为8.5，入选中科院分区工程技术一区。

期刊聚焦智能网联汽车、新能源汽车、未来出行等前沿领域，刊登具有创新性的理论研究、方法开发、产品设计与工程技术应用成果。主编为清华大学李骏院士与赵福全教授，执行副主编为吉林大学章新杰教授。全球15个国家和地区的知名专家担任编委，确保国际化水准与学术质量。每季度出版一期，读者覆盖72个国家和地区，单篇最高下载量超68000次。

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