电驱动双速自动变速器换挡过程的最优控制

针对换挡过程不同阶段同步器动力学模型的复杂性和不确定性,提出一种最优控制策略对驱动电机转矩进行反馈补偿和采用非线性时间最优控制对换挡电机进行位置控制,以优化整个换挡过程.试验结果表明:该混合最优控制策略能够消除换挡过程中输出转矩的振荡,明显减少了换挡时间;建立的电驱动传动系与电动换挡执行机构耦合动力学模型能够精确反映电驱动无离合器自动变速器的换挡过程;驱动电机和换挡电机混合优化控制策略可以显著改善换挡品质,为电驱动自动变速器的开发提供参考.     

两挡 AMT无动力中断换挡协调控制研究

针对一种纯电动汽车用离合器后置式二挡机械式自动变速器(AMT),提出将同步器布置于变速器第二轴的方案,通过离合器和同步器的切换控制实现无动力中断换挡.为使换挡过程中变速器输出扭矩变化平顺,综合考虑冲击度与滑摩功等换挡性能指标,针对换挡过程的不同阶段,采用相应的换挡协调控制策略:扭矩相时驱动电机扭矩保持不变,同时协调控制离合器扭矩;惯性相时分别采用PID、自适应模糊PID控制电机扭矩使离合器转速差跟踪目标轨迹.基于Matlab/Simulink建立整车纵向动力学模型并进行仿真试验.结果表明:所制定的换挡协调控制策略是有效的,相较于惯性相时采用PID控制离合器转速差,采用自适应模糊PID控制能有效改善换挡品质,换挡过程中最大冲击度和滑摩损失都有所减小,变速器输出扭矩变化平顺无动力中断,整车舒适性有较大提高.     

工程车辆传动系统的换挡品质

分别对工程车辆传动系统中的发动机、工作油泵、液力变矩器、自动变速器进行了建模分析,建立了传动系统模型并推导出传动系统动力学方程.通过对自动变速器离合器换挡过程分析,利用解析法推导出换挡过程中变速箱输出角速度、转矩与发动机角速度、发动机油门开度、变矩器变矩系数之间的数学表达式,得出发动机、液力变矩器参数对换挡品质的影响效果.为提高换挡品质,分别采用缓冲控制、定时控制以及综合控制方法对工程车辆发动机--传动系统进行整车控制,并进行了仿真试验.结果表明,缓冲控制和定时控制策略能不同程度地改善工程车辆传动系统的换挡品质、综合法效果更好.     

重型行星式自动变速器换挡过程控制策略

为提高重型越野车辆的性能,改善车辆换挡品质,对其搭载的重型行星式自动变速器进行了详细分析,在此基础上建立了3自由度行星变速器的运动学模型.通过分析变速器电液操控系统,采用融合涡轮转速和输出轴转速的换挡离合器滑差作为控制参数,进而制定相应的换挡过程控制策略,并采用陀螺仪测量加速度信号微分的方法进行变速器换挡冲击度的分析评价.通过实车验证,能够实现重型行星式自动变速器良好的换挡过程控制,试验对比发现,基于离合器滑差的换挡过程控制试验结果优于传统基于涡轮转速的换挡过程控制试验结果.      

工程车辆自动变速器换挡过程建模与仿真

根据某型五速自动变速器具体结构,结合换挡过程中系统的动态特性,应用拉格朗日方法建立基于离合器输入扭矩的行星轮系数学模型.依据换挡时离合器充油过程,使用克服零速区域的数值模拟问题的Woods模型作为离合器结合过程扭矩传递模型.基于Matlab/Simulink软件,搭建换挡过程模型.仿真结果表明:相邻档位离合器充油重叠方式的差别直接影响车辆换挡品质,可为进一步分析离合器结合油压对矿用车辆换挡品质的影响提供合理的仿真模型.     

动力保持型三挡AMT动力学特性

该文研究了纯电动客车动力保持型三挡电控机械式自动变速器(AMT)的动力学特性,该AMT可消除换挡时的动力中断。利用Lagrange方程,建立动力保持型三挡AMT动力学模型;采用MATLAB/Simulink,对安装动力保持型三挡AMT和未安装变速器的目标车型,作了加速、减速全过程仿真和动力性对比;通过模型得到换挡过程中离合器、制动器的力矩曲线,分析了驱动电机输入转矩和主减速器输出转矩;结合动力学方程,验证了换挡过程动力保持的可行性。结果表明:安装动力保持型三挡AMT,有助于改善纯电动客车的动力性,实现换挡时的动力保持。     

电机-变速器直连系统换挡过程建模及仿真

相比于有离合器的电机-变速器耦合系统,电机-变速器直连系统的特性发生了变化,需要对其换挡过程的特性作深入分析,并与有离合器系统进行比较。该文运用多体动力学和混杂系统理论建立了电机-变速器直连系统换挡过程的混杂自动机模型,分析了在不同换挡力、接合套和接合齿圈相对角度和相对转速下,直连系统换挡品质的变化。通过与有离合器系统进行对比发现,通过电机的主动同步和对换挡力的控制,直连系统的换挡品质可以优于有离合器系统。     

超越离合器辅助换挡变速器的换挡控制研究

提出一种仅用一个摩擦离合器实现无动力中断换挡的新型自动变速器——超越离合器辅助换挡自动变速器.该变速器采用摩擦离合器与超越离合器交替传递动力的方式实现连续换挡.为研究该自动变速器的换挡平顺性问题,搭建了两个挡位的6自由度变速器动力学模型,提出了换挡过程中离合器和动力源的协调控制策略,开展了仿真和台架试验研究.结果表明:所提升挡和降挡控制策略能有效降低换挡冲击,使得换挡时的冲击度保持在10m·s~(-3)以内.     

液力机械式自动变速器换挡过程综合控制策略研究

详细分析了AT动力升档过程的动力学原理,利用Matlab和LMS.Amesim软件搭建动力传动系统联合仿真平台,提出换挡过程分阶段控制策略,在扭矩相采用离合器摩擦转矩定斜率控制;惯性相进行最优跟踪控制,综合考虑换挡冲击度和离合器滑摩功确定性能指标泛函,利用极小值原理求解最优控制律;优化换挡时间,并给出换挡时间的计算流程.仿真和实车试验验证了控制策略的有效性,车辆换挡综合性能得到提升.     

纯电动汽车动力系统匹配与性能仿真

兼顾纯电动汽车动力性与经济性指标,完成驱动电机、动力电池组和变速器的优化选型.然后,围绕电池组容量与质量之间对整车性能影响的矛盾关系,利用电涡流测功机测试不同电池质量等速行驶200 km的能量消耗,对动力电池进行优化选型.最后,采用区间优化设计方法对传动系参数进行优化设计.针对两挡电控机械式自动变速器(AMT)换挡过程中存在换挡冲击的影响,提出一种基于电机转矩控制的换挡策略及搭载电动汽车联合仿真模型,并对换挡控制策略和整车性能指标进行仿真分析.结果表明:动力系统优化匹配方法能很好地满足动力性和经济性行驶要求,续驶里程测试过程中变速器换挡冲击度小,换挡品质较高,验证了匹配方案、仿真模型与控制策略的有效性和准确性.     

Dynamic Engaging Characteristics of Wet Clutch in Automatic Transmission

Wet clutch is an important shifting component in automatic transmission,and its properties will affect the gear shift performance. By comparing the calculated and test results,the static friction torque model was proved to be capable of describing the real pressure and torque only in the situation of high-energy engagement.Therefore,a dynamic torque model was proposed on basis of hydrodynamic properties between friction surfaces, in which the clutch engagement was divided into three phases for hydrodynamic lubrication, mixed lubrication, and mechanical contact. The proposed dynamic torque model was validated by comparing the calculated and test results. The effects of temperature,pressure,and pressure changing rate of automatic transmission fluid( ATF) on the clutch torque were analyzed. Based on these results,the clutchto-clutch torque control during shifting in automatic transmission was optimized,and as a result,the shifting comfort was significantly improved since the problems such as the fluctuation and sudden drop of the engine rotating speed during shifting were eliminated.     

基于遗传算法的拖拉机动力换挡过程动态控制方法

拖拉机重负荷作业时,发动机处于全油门工作且换挡过程中发动机在调速段扭矩变化较大,导致换挡过程中离合器接合时产生扭矩突变。为了解决这一问题,提出离合器同步阶段油压控制方法,在充分考虑拖拉机作业特征和动力换挡品质的要求后,以车速变化量、冲击度及滑摩功等为评价指标,采用遗传算法对拖拉机动力换挡过程进行了分析设计,结果表明,换挡过程各项指标均在标准之内。     

湿式离合器接合特性仿真与分析

为了研究湿式离合器的接合特性,考虑摩擦副表面温度、相对速度、粗糙度以及载荷对摩擦系数的共同影响,基于流体动力润滑理论、粗糙表面弹性接触理论、吸附热理论以及传热学理论建立了湿式离合器接合过程数学模型。分别讨论了接合压力、摩擦副表面粗糙度、摩擦材料渗透性对接合过程中油膜厚度、相对角速度以及传递转矩的影响规律。结果表明：增大接合压力,转矩响应、相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;减小摩擦副表面粗糙度,转矩响应减慢,但相对角速度减小速度和油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;增大摩擦材料渗透性,转矩响应和相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,但最小油膜厚度变化较小。     

基于品质评价分析的AT换挡过程研究

针对AT现有换挡过程控制缺乏品质控制理论分析展开研究,建立AT换挡过程动力学模型,以某重型越野车辆动力传动系统为研究对象,采用冲击度和滑摩功分别对升挡过程转矩相和惯性相进行特性分析,指出转矩相临界时间MAP图以及惯性相涡轮速度过渡“凹”曲线能改善换挡品质,并制定相应的控制策略.仿真分析和实车试验结果验证了品质特性分析的正确性,能够有效改善换挡品质,提高整车性能.      

重型车辆动力换挡过程离合器结合动作时序控制

建立重型车辆在动力换挡过程中湿式离合器接合过程中滑摩状态的动力学方程,基于减小离合器实际换挡中的换挡冲击和滑摩功,根据车辆换挡前后的车速及将要结合的离合器的扭矩储备系数,通过数字比例溢流阀调整离合器油缸内的压力来控制档位离合器和方向离合器的接合顺序完成动力换挡。整车试验的充/放油油压曲线验证了数字比例溢流阀在PCM的控制下根据车速和离合器的储备系数来决定湿式离合器结合时序的有效性和正确性。     

双离合器自动变速换挡品质分析与控制

干式双离合器自动变速系统中离合器扭矩控制是换挡品质控制的关键,在分析双离合器自动变速器换挡过程的基础上,建立了换挡过程系统动力学模型,分析了双离合器传递扭矩和切换时序对换挡品质的影响;提出了通过执行机构对换挡过程中干式双离合器压紧力进行控制以实现换挡品质控制的方法。针对一款干式双离合器自动变速车辆,建立了换挡过程系统Simulink仿真模型,对换挡控制特性进行了仿真和实验分析。结果表明,所提出的换挡控制策略较好实现了对换挡品质的控制。     

基于模型预测策略的永磁同步电机最大转矩电流比控制优化

针对当前在采用最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略的永磁同步电机双闭环矢量控制系统中,因外在负载或电机转矩突变,造成电流调节器因积分饱和而导致电机实际定子交-直轴电流无法快速跟踪给定的MTPA电流问题,提出一种基于模型预测控制原理的两矢量模型预测控制策略,来取代传统双闭环电机控制系统中的电流内环调节器。在分析永磁同步电机MTPA控制原理、电流内环调节器饱和原因的基础上,利用模型预测控制的非线性约束处理能力在每个采样周期内通过两电压矢量模型预测控制策略,获得更加准确的电压矢量。实现系统实时动态跟踪永磁同步电机MTPA轨迹的目标。仿真和实验结果表明,该控制策略在电机给定转矩或外在负载转矩突变情况下可实时跟踪MTPA给定电流的变化,电机定子电流未出现较大波动。     

并联混合动力客车模式切换过程控制研究

针对单轴并联混合动力客车结合离合器的模式切换,设计了发动机已启动和未启动时模式切换的控制策略.对于发动机未启动的模式切换,考虑离合器滑磨功和驾驶员需求,提出了在挡启动发动机和空挡启动发动机的控制策略.在转矩恢复时利用电机对发动机转矩进行补偿,考虑驾驶员需求、电池状态和整车控制策略,制定电机补偿发动机转矩的策略. 通过台架和实车试验验证了策略的可行性与优越性.      

电子机械制动执行器的摩擦力矩和能耗分析

为了实现在设计阶段对系统摩擦力矩的合理预估,提高执行器性能预测的准确性,以行星齿轮滚珠丝杆式电子机械制动执行器为研究对象,分析系统摩擦的主要来源及其对执行器性能的影响;建立执行器系统动力学模型和摩擦力矩模型,将理论计算与实验相结合,对模型参数进行了辨识,基于理论计算和实验辨识结果的对比分析讨论了两者存在差异的原因;同时分析摩擦模型参数对制动间隙消除时间和最大制动夹紧力的影响,各部件摩擦对系统摩擦力矩的影响及其随转速和载荷的变化规律,以及紧急制动过程中执行器产生的摩擦能耗.结果表明:影响制动间隙消除时间的摩擦主要来源于电机和滚珠丝杆;影响制动夹紧能力的摩擦主要来源于滚珠丝杆、电机和推力轴承,随着制动夹紧力的增加滚珠丝杆和推力轴承对系统摩擦的影响增大,而电机的影响显著降低;紧急制动过程中,执行器产生的有效力矩传递比仅为73.56%,摩擦能耗高达48.1%.