工程车辆液压自动差速锁系统模型与控制策略研究

论文摘要

工程车辆牵引动力学步入了液压牵引动力学研究的崭新阶段,研究目的是改善提高机器在动态条件下工作的适应能力,从而实现车辆性能指标的最优化,操纵的全面自动化和智能化,其核心内容为发动机变转速下,变量泵—变量马达系统的结构特性以及控制策略的研究。液压自动差速锁是模拟机械驱动桥式车辆所采用的自动差速锁原理,根据内外侧马达速差自动分流控制,防止某侧车轮打滑或马达超速。文章分析表明,常用分流阀等量分流无法满足工程车辆转向时防止某侧马达超速或车轮打滑的具体要求,因此对常用分流阀进行一定的改造,降低其分流精度,以适应工程车辆转向要求。同时,车辆单泵—双马达液压驱动时变非线性系统是一个多输入,多输出系统。把降低分流精度后的,具有差速锁功能的分流阀放入此系统中,经典的控制理论不能实施。针对随之出现的复杂多变量液压驱动控制问题,本文从理论研究的角度出发,简化系统,将系统变为单输入双输出系统,结合功率控制和工程实用的理想传动控制结构,对车辆单泵—双马达液压驱动系统进行流量差自动控制。文中对牵引车辆进行直线行驶和转向行驶的运动学和动力学分析;对机械式差速器进行运动学和动力学分析;对分流阀进行静态和动态特性分析,建立其数学模型,进一步提出具有自动差速锁功能的分流阀,并将其放置于已有的车辆单泵—双马达液压流量耦合系统的非线性数学模型。在Matlab/Simulink软件下建立简化后的单泵—双马达分流阀分流流量耦合系统模糊自适应PID控制计算机仿真模型,对该控制方法进行仿真,获得较佳的动、静态性能,表明其工程实用性。最后分析了控制方法中的各参数对系统性能的影响,在已有的公式基础上给出了选择控制参数的一般性原则。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程车辆液压动力学概述
• 1.1.1 液压牵引动力学研究内容和目的
• 1.1.2 研究现状
• 1.2 本课题的背景和意义
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 系统动力学与运动学分析及数学模型
• 2.1 差速器的运动学、动力学分析及性能参数分析
• 2.1.1 差速器的运动学分析
• 2.1.2 差速器的动力学分析
• 2.1.3 差速器性能参数分析
• 2.2 车辆驱动轮直线行驶理论分析
• 2.2.1 车辆驱动轮直线行驶运动学分析
• 2.2.2 车辆驱动轮直线行驶动力学分析
• 2.3 车辆驱动轮转向行驶理论分析
• 2.3.1 车辆驱动轮转向行驶运动学分析
• 2.3.2 车辆驱动轮转向行驶动力学分析
• 2.4 分流阀特性分析
• 2.4.1 液压分流阀工作性能
• 2.4.2 分流阀数学模型
• 2.4.3 分流阀分流精度的探讨
• 2.5 系统分析及数学模型的建立
• 2.5.1 车辆直线行驶时马达排量调节分析
• 2.5.2 车辆转向行驶时马达排量调节分析
• 2.5.3 系统恒功率控制讨论
• 2.5.4 单泵—双马达分流阀分流系统数学描述
• 2.6 车辆驱动并联系统分流方式
• 第三章 系统的模糊自适应PID 控制策略研究
• 3.1 模糊自适应PID 控制的基本理论
• 3.1.1 PID 控制的理论基础
• 3.1.2 模糊控制理论
• 3.1.3 模糊自适应PID 控制理论
• 3.2 系统的综合控制策略讨论
• 3.3 系统的模糊自适应PID 控制应用研究
• 3.3.1 车辆液压驱动系统PID 初始参数确定
• 3.3.2 车辆液压驱动系统模糊自适应PID 控制器设计
• 第四章 系统仿真研究与结果分析
• 4.1 仿真工具简介
• 4.1.1 AMESim
• 4.1.2 MATLAB
• 4.1.3 SIMULINK
• 4.2 仿真模型的建立
• 4.3 动态特性仿真
• 4.4 控制参数选择的一般性原则
• 4.4.1 PID 初始参数确定原则
• e、K_ec及输出比例因子K_u 选取原则'>4.4.2 模糊自适应控制输入量化因子K_e、K_ec及输出比例因子K_u选取原则
• 4.4.3 模糊自适应控制规则表生成原则
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢