电控机械自动变速系统实时平顺换挡建模与仿真

论文摘要

电控机械自动变速传动（Automated Mechanical Transmission,简称AMT）与目前普遍采用的液力自动变速传动相比,具有传动效率高、制造成本低的优点,并可沿用以往的手动变速器生产线,设备投资少,具有良好的产业化前景和广泛的应用范围。本文在Ford-NSFC中国研究与发展基金项目的资助下,针对严重影响汽车电控机械自动变速系统起步和换挡品质的冲击振动问题,通过采用发动机转矩控制这一汽车自动变速传动系统前沿技术,开展了深入系统的理论和试验研究:通过求解Riccati方程获得了线性二次型调节控制器（LQRC）的优化控制规律,设计出具有多输入（发动机转速、变速器传动比、变速器输出转速以及离合器目标转矩）单输出（发动机反馈转矩预测值）的线性二次型调节控制器。为实现换挡时间和换挡冲击度综合效果最佳,通过线性二次调节控制器,建立了离合器滑摩控制器模型,并针对不同司机意图、负载以及离合器摩擦盘材料条件下的离合器起步控制进行了试验分析,验证了本控制策略与传统闭环控制策略相比较的优越性。为了提高AMT汽车的换挡平顺性,采用现代多变量线性二次型（LQ）优化控制理论,建立了包括离合器控制模型、换挡控制模型和发动机转矩修正模型在内的AMT平顺性换挡控制模型,提出了一种新的、基于发动机转矩反馈控制的离合器换挡控制策略。利用单值分解方法（SVD）建立了发动机转矩修正模型,并以节气门开度为目标,实现对发动机实际输出转矩的控制。在不同的起步条件下（发动机起步转速、负载以及离合器LQR控制参数）对该模型进行了离线仿真分析,并与闭环控制策略的起步性能进行比较。设计开发了节气门执行机构、离合器执行机构、选换挡执行机构的控制软件,以及基于dSPACE的AMT硬件在环仿真（HILS）综合控制系统,搭建了电控机械自动变速系统实验台,对不同行驶条件下基于发动机转矩反馈的起步与换挡控制策略进行了实验验证。结果表明:在不同的条件下,本文所提出的基于发动机转矩反馈的换挡控制策略与传统基于转速反馈的换挡控制策略相比较,可有效地提高电控机械自动变速系统的起步与换挡品质。

论文目录

• CHINESE ABSTRACT
• ENGLISH ABSTRACT
• 1 INTRODUCTION AND LITERATURE REVIEW
• 1.1 Introduction
• 1.2 Background of AMT progress
• 1.3 Global trends of AMT
• 1.4 AMT in China
• 1.5 Future progress of AMTs control
• 1.6 Current Problem Statement
• 1.7 Goals and Objectives
• 1.8 Thesis Organization
• 2 AMT CONTROL CONCEPTS
• 2.1 Introduction
• 2.2 AMT control system
• 2.3 Classification of AMT control system
• 2.4 Characteristic performance of AMT
• 2.5 Developed researches on shift quality
• 2.6 Numerical Evaluating of the shift quality
• 3 DESIGN OF SMOOTH GEAR SHIFT CONTROL STRATEGY
• 3.1 Introductory Remark
• 3.2 Literature on Linear quadratic regulator controller
• 3.3 Theoretical outlook for the LQRC
• 3.4 Control strategy model formation
• 3.5 Clutch control strategy
• 3.6 Design of clutch Linear quadratic Regulator
• 3.7 Simulation results and Analysis
• 3.8 Smooth gearshift controller model
• 3.9 Engine torque control model
• 3.10 Analysis of Simulation Results
• 4 DESIGN OF REAL TIME SIMULATION MODEL
• 4.1 Introduction
• 4.2 Design of the real time simulation model
• 4.3 Input module unit
• 4.4 Shift logic unit
• 4.5 Gear shifting scheduler unit
• 4.6 Shift process organizer unit
• 4.7 Clutch control unit
• 4.8 Smooth gear shift control unit
• 4.9 Drivers controller and the output module
• 4.10 Conclusion
• 5 EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF THE PROPOSED CONTROL STRATEGY
• 5.1 Introduction
• 5.2 Test rig description
• 5.3 Auxiliary devices
• 5.4 Experiment set up and procedure
• 5.5 Preliminary tests
• 5.6 Experimental Results and Discussions
• 5.7 Evaluation of the proposed control strategy
• 5.8 Summary
• 6 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• 6.1 Conclusions
• 6.2 further works and Recommendations
• ACKNOWLEDGEMENTS
• REFERENCES
• APPENDICES
• 1.L ist of publication
• 2.A ttended projects
• VITA
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书