混合动力汽车发动机启停工况扭振自适应模糊控制

混合动力汽车(hybrid electric vehicle, HEV)发动机启停过程伴随的转矩脉动,易诱发车辆传动系扭振,导致车辆动力不平顺。为解决上述问题,提出并验证基于电磁阻尼自适应模糊控制的传动系扭振主动控制方法。建立行星混联式混合动力汽车发动机启停工况动力学仿真模型和发动机启停控制逻辑,提出发动机启停扭振自适应模糊控制策略,开展2种运行状态下发动机启停工况仿真,对比分析无控制和自适应模糊控制下传动系扭转振动响应曲线。结果表明,自适应模糊控制相比无控制状态：定置停车时发动机启动和停机工况扭振平均衰减率分别为23.8%和30.1%,车辆行进间发动机启动和停机工况扭振平均衰减率分别为12.1%和23.6%。该方法可有效衰减发动机启停工况传动系扭转振动,提升混合动力汽车发动机启停工况NVH(noise, vibration, and harshness)性能。     

混合动力汽车传动系统扭振建模与分析

针对混合动力扭振分析复杂化的特性,以某P2构型的混合动力运动型实用汽车(SUV)为研究对象,建立传动系统集中质量模型,分析其固有特性和激振响应特性.然后基于AMESim仿真软件对传动系统进行扭振影响因素分析,对离合器刚度、阻尼等主要参数进行灵敏性分析,探讨其对扭振的影响特点.仿真结果表明,改变离合器减振刚度可以影响传动系统固有特性,进而改变其共振峰值及频率;增大离合器阻尼有利于降低传动系统衰减共振的峰值,但是不利于高速时的减振.     

基于多体动力学的发动机稳态工况动态转矩计算

理论分析发动机转矩波动产生机理,通过有限元分析得到离散化曲轴模型,建立了滑动轴承动态接触数学模型;协同各子部件间动力学关系,考虑燃气压力、变惯性力等激励载荷,在ADAMS中建立发动机曲轴连杆机构多体动力学模型,仿真计算发动机不同稳态工况下动态转矩,研究曲轴弹性、滑动轴承弹性支承、输出转速等对发动机输出动态转矩的影响.通过试验对比和简谐分析,表明了仿真方法的可行性和准确性,为车辆动力传动系统的扭振分析提供激励条件.     

汽车传动系扭转振动建模与仿真分析

文章根据汽车传动系扭振动力学方程,建立了传动系扭振仿真模型,在此基础上进行仿真分析,并通过实车试验加以验证,通过仿真运算,观察到传动系中存在较明显的扭振成分;对仿真模型中的参数进行灵敏度分析,得出对扭振影响较大的参数,通过对相应参数的修改,使得扭振降低,该方法为解决车辆传动系扭振提供了参考依据。     

全电直驱集成动力系统扭振固有特性灵敏度分析及动力学设计

为全面掌握纯电动汽车动力传动系统扭振固有特性,提高系统的平顺性,对系统扭振特性进行深入研究,以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮时变啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立并验证了8自由度力学分支模型,计算和分析了系统的固有频率和振型;基于直接求导法对固有频率进行灵敏度分析,改进了集成系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到"零阶"固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在变速器部分。基于灵敏度分析结果,系统对应的临界转速5 097 r/min,超出了常用转速范围;电机轴角加速度频域响应最大波动幅值减小了25.9%,整体波动幅值明显减小;变速器输出轴最大波动转速减小了0.26%。此研究成果可为机电耦合系统的固有特性与灵敏度分析提供理论参考。     

发动机一缸熄火时车辆动力传动系扭振研究

利用系统矩阵法建立了车辆动力传动系在发动机一缸熄火时的扭振数学模型.对正常发火和单缸熄火时的激励力矩及V型和直列两种类型的发动机一缸熄火激励力矩进行了简谐分析.以装有V型6缸发动机的某型车辆为例,计算并分析比较了该车动力传动系统在发动机正常发火和一缸熄火时的扭振特性.结果表明,一缸熄火时系统扭振特性显著改变,且动载加大.     

发动机曲轴橡胶扭转减振器稳健性优化匹配

利用分数导数动力学模型描述橡胶扭转减振器的非线性动态特性,根据系统能量等效思路,将分数导数模型等效为"质量-弹簧-阻尼"模型,并建立带有橡胶扭转减振器动力学模型的发动机曲轴系统集总参数模型;接着采用遗传算法对设计参数进行初步优化,然后应用Taguchi方法进行橡胶扭转减振器稳健性优化匹配;最后在优化结果的基础上,试制不同组合设计参数的橡胶扭转减振器,并开展相关试验验证匹配了不同橡胶扭转减振器的曲轴轴系的扭振减振效果.验证结果表明:分数导数扭转减振器动力学模型可用于发动机曲轴扭振特性的分析,对橡胶扭转减振器进行稳健性优化匹配可得到在现有条件下最佳的减振效果.     

搭载机电控制无级变速器混合动力汽车模式切换仿真分析

通过分析机电控制无级变速器(electrical-mechanical continuously variable transmission,EM-CVT)的结构特点,提出了搭载EM-CVT混合动力汽车的传动方案,建立了动力源数值模型、EM-CVT模型,分析了混合动力系统工作模式,并针对模式切换时的冲击问题,以减小冲击度为目标,通过分析典型工况下动力源输出转矩特性和各部件的动态特性,提出了基于发动机、ISG电机、自动离合器以及EM-CVT相互协调控制策略。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立混合动力传动系统动力学模型,并对典型的模式切换过程进行了仿真分析。结果表明,所提出的控制策略能够有效控制混合动力传动系统在模式切换时产生的冲击,提高了混合动力汽车的驾驶舒适性。     

混合动力公交车传动系统参数优化及能量控制策略

为了使混合动力公交车更好地适应路况,获得良好的经济性能,从传动系统与能量控制策略2个方面对改善混合动力公交车经济性、动力性的方法进行研究,通过优化传动系统参数,使传动系统与能量控制策略有效结合;对传动系统进行动力学分析,并匹配传动系统各部件,利用MATLAB/Simulink与AVL/Cruise软件,根据工作模式建立能量控制策略与整车模型,并对整车模型进行仿真分析,利用Isight软件,结合能量控制策略,对整车模型进行优化;利用多岛遗传算法,以经济性、动力性为优化目标,对电机减速比、行星排特征参数、主减速比3个传动系统参数进行优化,并根据城市公交行驶特性,对优化目标选取不同权重。结果表明,在城市公交工况下对传动系统参数进行多目标优化后,混合动力公交车的燃油消耗量降低了11.6%,发动机运行在经济区间,设计的能量控制策略能够很好地与传动系统相结合。     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

研制了一种以磁流变弹性体为核心智能控制元件的半主动扭转动力吸振器,基于扭转方向上的动力吸振器消振原理,设计了扭转动力吸振器的基本结构.对吸振器进行磁路仿真分析,保证强闭合磁场能够有效控制磁流变弹性体刚度;利用有限元软件进行吸振器动力学仿真,保证了吸振器固有频率对外界激励频率的有效跟随,以实现吸振效果.将吸振器安装在传动系统对应位置,进行传动系统振动响应仿真分析,结果表明动力吸振器能够有效削减传动系统的瞬态波动转矩.提出的磁流变弹性体半主动扭转动力吸振器为旋转机械系统减振应用提供了一种新的思路.     

立辊轧机主传动系统的扭振非线性分析

为了掌握立辊轧机主传动系统的扭振理论并且加以控制和利用,根据4200立辊轧机主传动系统的实际参数,建立立辊轧机主传动系统的4自由度非线性扭振模型,采用Matlab软件, 得到分岔图、相图和庞加莱截面,通过仿真分析其周期运动的稳定性以及通过倍周期分岔进入混沌的过程.仿真结果表明,当激振力频率与系统固有频率相近时,角位移增大,系统不稳定,在实际生产中要避免激振力频率与系统固有频率相近的工况;随着角频率的变化,系统由周期运动、准周期运动,经过一系列倍周期分岔最终导致混沌产生.     

内燃机曲轴扭振多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型。根据多体动力学进行模拟仿真计算,分析了内燃机曲轴扭振的特点。     

发电机数学模型的选择对扭振计算的影响

给出了d，q，0坐标系统下1d－1q和1d－2q发电机阻尼绕组数学模型参数计算方法，运用有限元法全面系统地计算了模型中的参数．建立了完整的机电联合仿真模型，开发了相应的扭振计算程序，并在研制的试验台上对其进行了实验验证．运用仿真程序就发电机数学模型的选择对轴系扭振响应计算的影响进行了研究，提出了适于扭振计算的发电机数学模型．     

内燃机轴系扭振／弯曲振动减振器的试验研究

通过试验研究了内燃机轴系的扭振／弯曲振动减振器的参数扭振特性及发动机整机振支 和影响，建立了此类减振 器的模型，并从理论上对试验结果进行了讨论与分析。     

涡轴发动机悬臂型动力涡轮转子定点碰摩仿真

针对某型涡轴发动机动力涡轮转子的悬臂结构特征,基于ANSYS建立转子叶片-机匣有限元模型,并进行临界转速测试试验验证所建立模型的准确性.针对转子叶片-机匣可能出现的定点碰摩故障,以二次函数拟合叶尖-机匣间因机匣凸点产生的静态间隙变化,并基于静态间隙函数与分段线性碰摩力理论,建立动力涡轮转子叶片与机匣内壁的定点碰摩模型,同时考虑不平衡载荷,开展定点碰摩仿真.研究表明:在发生不平衡-定点碰摩故障时,区别于扭振,弯曲振动的基频幅值主要由不平衡故障引起;转轴中心点的弯振频谱图、扭振频谱图都出现倍频分量,且与转子每周碰摩次数相关的倍频幅值增大明显;此外,不平衡-定点碰摩故障还将导致接近系统扭振固有频率的扭振倍频幅值的分量增大.     

基于单元建模法的怠速工况传动系建模及多种扭转减振器性能对比

采用单元建模法建立怠速工况传动系四自由度扭振模型,并对3种扭转减振器进行仿真对比。首先,为了能准确反映发动机动态扭矩波动对传动系扭振的影响,建立发动机准瞬态模型,并考虑动态摩擦力矩对其输出扭矩的影响;其次,对现有应用较为广泛的离合器扭转减振器、双质量飞轮扭转减振器以及一种新型离心摆式双质量飞轮进行非线性建模;同时对变速箱怠速工况常啮合齿轮对进行精确建模,并考虑齿轮啮合间隙、时变啮合刚度以及从动齿轮转动过程产生拖曳力矩等因素对模型精度的影响;然后对扭振模型进行试验验证;最后利用所建模型对3种扭振减振器性能进行对比分析。研究结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,模型精度高,满足工程仿真需求;安装离心摆的新型扭转减振器减振性能最好,怠速工况振动衰减幅度达70%,能够进一步提升车辆NVH性能。     

加快三元催化器起燃的HEV混合驱动控制策略

针对冷起动阶段三元催化器起燃特性对整车排放影响显著的问题,提出了应用于混合驱动工况下以加快三元催化器起燃为目的、通过降低发动机输出功率来提高发动机排气温度的模糊控制策略以及基于极小值原理的起燃时间最优控制策略.依据传热学原理,利用集总热容法建立三元催化器动力学模型,在此基础之上,在Matlab/simulink环境下建立了整车动力学模型并进行了仿真计算,分析了上述2种控制策略对油耗和排放性能的影响,最后将仿真与试验结果进行了比较.结果表明:2种控制策略均能增大废气传递给三元催化器的热量,缩短催化器起燃时间,有效改善混合动力汽车冷起动阶段的排放.     

混合动力电动汽车动力切换协调控制综述

针对混合动力电动汽车工作模式的多样性带来模式之间切换及协调控制等问题,研究了混合动力电动汽车动力切换及协调控制技术,分析了混合动力电动汽车动力切换协调控制问题的产生机理,从发动机转矩参数实时获取、建模工具、控制策略、试验方法等方面分析了国内外有关混合动力电动汽车动力切换协调控制技术的研究现状,研究了动力切换协调控制的具体控制方法,提出了今后需要研究的关键技术:能够反映并联混合动力电动汽车动力切换瞬态特性的整车动力学建模;基于模型预测的电动机转矩补偿控制技术;动力切换及协调控制的试验研究;动力切换时的瞬态稳定性分析方法.     

基于模型参考控制的混合动力汽车模式切换

根据模型参考控制(MRC)的思路,针对混联式混合动力汽车由纯电动机驱动至发动机-电动机共同驱动的模式切换过程,建立了混合动力传动系统动力学模型,以纯电动机驱动作为参考模型,推导稳定条件,选择前馈和反馈控制参数,实现转矩稳定过渡,避免剧烈冲击.研究表明,与传统的快速切换方法相比,MRC既能降低冲击度,又能减少滑摩功耗.并应用敏感性分析给出了前馈参数、转矩干扰和惯量比对控制品质的影响.