汽车牵引式无级变速器及速比控制

牵引式无级变速器具有承载能力强、效率高、平稳性好等优良的传动特性，是除金属带式无级变速器外，可用于车辆传动的又一种无级变速器，适合于较大排量车辆上应用。在对弧锥型牵引式无级变速器的基本结构、传动变速原理及变速控制系统进行分析的基础上，推导了速比变化关系、接触压力与传递扭矩的关系以及速比反馈伺服控制阀－液压缸－滚轮系统的传递函数，建立了速比控制动态特性的数学模型，并给出了系统框图，为进行系统的性能分析及仿真研究奠定了基础。     

轮毂液驱系统辅助驱动及再生制动控制与仿真

在传统后驱重型车辆传动系统的基础上,加入液压泵、轮毂液压马达、蓄能器等装置形成一种轮毂液压混合动力系统,可实现基于蓄能器的辅助驱动和再生制动功能.首先,基于整车最佳滑转效率目标设计蓄能器放液阀流量控制器,实现车辆前后轮驱动力协调控制;其次,根据加速踏板开度、制动踏板开度、蓄能器压力等反馈信号进行综合判断,制定车辆各模式切换规则,集成整车辅助驱动与再生制动控制算法;最后,利用MATLAB/Simulink与AMESim联合仿真平台,利用实车试验工况数据作为仿真输入,验证控制算法有效性并分析系统性能.结果显示,该轮毂液压混合动力系统各工作模式可以实现协调切换,车辆的动力性与经济性明显提高,与原传统重型车相比节油率达到10.5%,同时在不同附着路面车辆爬坡度提升10%~40%.     

基于动态响应的无级变速传动系统速比控制策略

为提高无级变速车辆的动态性能,建立无级变速传动动力学模型,在考虑后备功率对速比变化率的影响后,计算出由后备功率所限制的最大速比变化率,并运用Matlab/Simulink对汽车的急加减速工况进行仿真.结果表明:采用速比变化率控制方法能有效消除汽车的负加速现象,使汽车加减速过程中的平顺性得到明显提高,且能够提高汽车加减速时的响应速度.     

车辆最佳动力性泛函表达及数值解法

为研究能够使车辆具有最优动力性能的动力传动系统参数匹配方法,采用泛函分析对传动系速比进行优化,以变速箱速比作为泛函宗量,建立泛函形式的具有通用性的加速时间表达式.根据变分法原理,采用欧拉有限差分法对泛函宗量进行数值求解,得到最优加速性能目标速比.建立无级变速传动系统动态仿真模型,对不同速比控制策略下的加速性能进行对比分析.仿真对比结果表明,车辆按照泛函分析优化后的速比控制策略在全油门下由6 km/h加速到60 km/h的加速时间减少8.79%,在理论上验证了泛函分析应用于速比优化控制问题的有效性.      

CVT速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性研究

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。     

无级变速器速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。     

液驱混合动力车辆的优化节能控制算法研究

提出了一种应用液压变压器搭建液驱混合动力车辆的设计结构,阐述了其工作原理.根据液压变压器的节能思想及其数学模型,对其排量及压力调节特性进行分析,得出系统处于能量回收态时,随液压变压器配流盘控制角规律变化的优化参数.此外,根据蓄能器能量回收最大化的优化条件,得出车辆处于不同调节状态时优化节能控制算法.仿真分析得出:车辆处于不同优化工况条件下,液压变压器与蓄能器各个变化参数与优化节能算法的控制关系,该优化节能算法可用于液混车辆实现能量回收最大化.     

非圆齿轮无级调速特性分析与设计

针对非圆齿轮的时变速比特性，采用多段函数构造法实现了非圆齿轮副预设速比函数的再现设计；结合工程实际，提出了一种新型的非圆齿轮无级调速机构，推导了非圆齿轮无级调速机构的基本参数与输出速比的影响规律。根据机械原理、齿轮啮合理论与现代设计方法，采用SolidWorks和Adams等软件，建立了非圆齿轮无级调速机构的仿真模型，对非圆齿轮无级调速机构进行仿真，结果表明：改变非圆齿轮副间的相位差，该无级调速机构可以得到变化的输出速比，获得了该无级调速机构的输出速比与相位差的影响规律；搭建了非圆齿轮实验台，得到非圆齿轮副的实验速比与理论速比变化趋势一致，最大实验误差6.8%,验证了无级调速机构和非圆齿轮理论分析的可行性和正确性。     

液压机械无级变速器速比跟踪控制系统研究

提出液压机械无级变速器速比跟踪控制系统的设计方法.分析了等差式液压机械无级变速器的速比特性,建立了液压机械无级变速器的变速系统模型,并通过频率特性分析对液压机械无级变速器的模型进行了简化.设计了速比跟踪控制算法,在实验台上完成了变速器的速比跟踪控制实验以及速比跟踪系统对发动机转速的调节实验.实验结果表明:液压机械无级变速器在跟踪阶跃速比时,不存在稳态跟踪误差,而在跟踪斜坡速比时,存在稳态跟踪误差;通过跟踪变速器的目标速比可以实现对发动机工作转速的调节,使其工作在最佳工作点.     

金属带式无级变速传动液压系统的设计方法

液压控制系统是通过控制金属带轮的夹紧力来实现无级自动变速器速比调节的,其设计方法是开发无级变速传动系统的关键技术之一.在分析了金属带式无级变速器的结构特征和力学关系的基础上,通过对汽车典型行驶工况的仿真分析,提出了无级自动变速液压控制系统关键参数-速比变化率的设计方法,完成了液压系统的结构参数设计,并进行了仿真验证,从而为无级自动变速汽车的研制开发奠定了基础.     

解决传动系统滞后的CVT速比控制策略

无级变速系统响应滞后导致发动机工作点偏离最佳经济性工作线,使车辆油耗增加。为减少系统响应滞后的影响,提出了在计算目标速比时,增加系统滞后时间参数的无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)速比控制策略。仿真结果表明所提出的控制策略能很好地克服系统响应滞后的影响,使发动机有效跟踪最佳经济性曲线。将考虑系统滞后的控制策略与传统控制策略在10循环工况下进行仿真对比,结果显示所提出的控制策略比传统控制策略油耗降低2.85%。     

金属带式无级变速器速比控制研究

以发动机的速度特性和万有特性为基础阐述了金属带式无级变速器 (CVT)速比控制的理论依据 ,推导了实用的PID速比控制方法 ,建立了CVT动力学数学模型并进行了数字仿真 .分析结果表明变速器的速比变化率大小对CVT的加减速性能有着关键性作用 ,决定了发动机输出功率和汽车行驶阻力功率之间的动态匹配关系 .PID控制方法可以实现速比的合理变化控制     

拖拉机无级变速器速比控制

速比调节规律是无级变速器控制的主要依据之一,是发挥无级变速器优越传动性能的基础.本文在发动机试验数据的基础上,求解了发动机的最佳经济性和最佳动力性运行曲线.结合拖拉机的工作特点,研究了拖拉机无级变速器的最佳经济性和最佳动力性速比调节规律,设计了速比调节控制器.建立了发动机传动系统的数值模型和仿真模型,并以最佳经济性速比调节规律为例,应用Matlab/simulink软件进行了仿真试验,仿真结果证明了调速规律的有效性.     

发动机制动过程中无级变速器的控制仿真研究

介绍了发动机制动特性及其影响因素并简要说明了发动机制动试验方法.论述了发动机制动时,对无级变速器的速比进行控制的必要性.提出了发动机制动时设定车速的概念,通过设定车速估算发动机目标转速,再通过发动机目标转速确定无级变速器的目标速比,然后运用PID算法跟踪目标速比.解决了发动机制动时没有节气门开度信号输入,难以确定发动机目标转速的问题.最后,通过仿真验证了该控制策略的有效性.     

四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动刷动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法,优化分配驱／制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性．控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱／制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件．仿真结果表明：采用层次化结构的控制分配方法充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,降低了总的轮胎利用率,提高车辆的操纵稳定性．与平均分配的方法相比,稳定性控制效果更佳．     

金属带式无级变速器速比变化机理

在金属带式无级变速器的动态分析模型基础上,综合分析与速比变化相关的量,提出一种速变器处于蠕动滑移状态时的速比变化机理模型.采用MATLAB Simulink软件,以无级变速器实车测试工况作为仿真模型的输入,得到的仿真结果与实车实验数据一致性高.新模型克服了以往模型在速比变化过程中,速比变化率响应范围过大、速比变化率振荡的不足.     

直驱式电动车不同起步模式对比研究

在轮毂直驱式电动车传动系中引入离合器,本文提出一种电机与车身负载起动过程分离的起步模式。不受普通汽车固定怠速的限制,轮驱电机具有良好的无级变速特性,可根据路况与载荷需求,动态调整离合器切入负载转速,实现无堵转的电机带载起步过程。本文首先对驱动电机,离合器和车身负载组成的传动系进行建模,进而讨论了影响起动电流和驾乘舒适感的因素。相应地,对紧固连接方式下直接起步和柔性连接方式下离合起步进行仿真与实验,结果表明电动车用离合起步模式的有效性和缓释起步过程中的电磁和机械冲击方面的积极作用。     

轮毂电机用新型电磁离合器起步模式

在轮毂直驱式电动车传动系中引入离合器,提出一种电机与车身负载起动过程分离的起步模式。不受普通汽车固定怠速的限制,轮驱电机具有良好的无级变速特性,可根据路况与载荷需求,动态调整离合器切入负载转速,实现无堵转的电机带载起步过程。首先对驱动电机,离合器和车身负载组成的传动系进行建模,进而讨论了影响起动电流和驾乘舒适感的因素。相应地,对紧固连接方式下直接起步和柔性连接方式下离合起步进行仿真与实验。结果表明电动车用离合起步模式的有效性和缓释起步过程中的电磁和机械冲击方面的积极作用。     

汽车无级变速传动系统离散化的速比控制策略

为克服干扰环境下无级自动变速汽车速比的无为控制,改善因速比波动导致的乘坐舒适性降低和电液控制系统能耗损失增加的问题,提出了离散化的金属带无级自动变速传动系统速比控制策略.在阐述无级自动变速传动系统现有最佳燃油经济性和最佳动力性控制曲线制定过程及其在干扰环境下所存在问题的基础上,分析了节气门开度和外界滚动阻力干扰对汽车传动系统速比和冲击度的影响规律,并通过建立新的离散化速比控制策略降低环境干扰的影响.结果表明,采用离散化速比控制策略,可有效地消减速比的波动,提高无级自动变速电液控制系统的工作效率.     

基于动力需求的CVT目标速比决策与控制

无级变速器(CVT)的速比控制是使动力系统达到最佳燃油利用率的关键.针对传统比例-积分-微分(PID)速比控制的响应较慢、难以实现实时精确控制的问题,本研究提出了基于马尔科夫模型动力需求预测的CVT目标速比决策方法,采用聚类分析的K-means算法求解转矩需求值不同区间的边界值,对动力需求的马尔可夫模型进行状态空间划分,统计NEDC循环工况得到的需求转矩规律;提出预控加积分分离PID的速比控制方法,引入微分先行,并加入速比预控系统来决策目标速比变化率,可以实现速比的快速跟随,同时减弱速比超调现象;提出主、从动轮压力控制策略,采用带有Smith修正的PID控制器,可防止系统超调,弥补液压系统的缺陷.台架试验表明,该方法可以抑制速比控制超调现象,提高速比控制精度.