基于模糊控制的CVT起步离合器控制

论文摘要

金属带式无级变速器(CVT)是轿车特别是经济型轿车的理想传动装置,它具有结构紧凑、性能优良、易于电控、成本低、效率高、有害气体排放低等优点,在我国具有广阔的发展前景和市场空间。CVT的关键控制技术包括速比控制、夹紧力控制、起步离合器控制,而且只有这三个方面的控制都达到最佳状态才能充分发挥汽车的各项性能。CVT常用的起步装置包括液力变矩器、电磁离合器、湿式多片离合器等。湿式多片离合器以其独有的特性,且具有更高的效率和更低的价格,已广泛应用于各类汽车上。本文以CVT湿式多片离合器及其执行机构为研究对象,进行了基于模糊控制策略的离合器及整车起步的仿真研究。对离合器起步接合过程进行动力学分析和仿真,并得到汽车起步评价指标及其影响因素。结果说明,只要合理的控制离合器主、从动盘之间的正压力及其增长率,就可以满足汽车起步平顺性和使用寿命的要求。在台架试验的基础上,对某国产发动机的特性进行了双参数拟合,得出转矩、油耗与转速和油门开度的关系,并对装有金属带式CVT系统的某国产车进行了发动机和整车的建模。由于实际控制过程中通过控制高速开关阀的占空比来实现对接合压力的控制,因此建立了以占空比为输入的CVT起步离合器液压模型。离合器起步控制的难点就是确定离合器接合时主、从动片间的目标压力,在本系统中采取的控制策略为:通过对驾驶员起步意图进行模糊控制得出起步时间,结合起步时阻力矩、发动机转速按照一定的算法得出接合目标压力。结合动力学模型、液压模型、起步目标压力控制,建立了起步控制的整车模型。与离合器台架试验结果进行比较,基于模糊控制理论、驾驶经验、工程应用经验所开发的起步控制模型能够满足要求,该控制方法是可行的、有效的。最后在整车路面试验中采用该控制算法,其结果证明可满足各项使用性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 CVT 的发展、现状及趋势
• 1.2 金属带式无级变速传动的技术特点
• 1.2.1 基本结构与工作原理
• 1.2.2 关键部件
• 1.2.3 主要技术参数
• 1.3 CVT 控制问题
• 1.3.1 夹紧力控制
• 1.3.2 速比控制
• 1.3.3 起步离合器控制
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 湿式离合器原理
• 2.1 CVT 上的离合器
• 2.2 湿式多片离合器的结构和工作原理
• 2.2.1 湿式多片离合器的结构
• 2.2.2 湿式多片离合器的工作原理
• 2.3 起步离合器的控制策略
• 2.4 本章小结
• 第3章 CVT 离合器起步接合动力学建模
• 3.1 离合器接合分析
• 3.2 离合器起步接合过程的影响因素
• 3.3 离合器接合过程的动力学模型
• 3.4 湿式离合器接合过程中各力矩的确定
• 3.4.1 发动机输出转矩的确定
• 3.4.2 摩擦片瞬时力矩的确定
• 3.4.3 离合器阻力矩的确定
• 3.5 离合器起步性能评价指标
• 3.6 离合器动力学模型MATLAB/SIMULINK 建模
• 3.7 本章小结
• 第4章 CVT 起步离合器液压模型
• 4.1 CVT 控制系统
• 4.1.1 机－液控制系统
• 4.1.2 电－液控制系统
• 4.2 起步离合器液压控制系统
• 4.3 离合器液压系统的数学模型
• 4.4 离合器液压系统的传递函数
• 4.5 离合器起步接合的仿真模型建立
• 4.6 本章小结
• 第5章 CVT 起步离合器模糊控制技术
• 5.1 模糊控制的基本原理
• 5.1.1 模糊控制系统的组成
• 5.1.2 模糊控制器的基本结构
• 5.2 模糊逻辑技术的优越性
• 5.3 离合器起步模糊控制系统的建立
• 5.3.1 模糊控制输入、输出量的确定
• 5.3.2 语言变量的模糊化
• 5.4 离合器起步接合目标压力的确定
• 5.5 整车起步过程的MATLAB/SIMULINK 仿真
• 5.5.1 仿真模型建立
• 5.5.2 不同起步条件下仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 离合器控制系统试验
• 6.1 CVT 台架试验系统
• 6.1.1 试验装置
• 6.1.2 液压控制系统
• 6.1.3 实验系统硬件设计
• 6.2 离合器控制试验
• 6.2.1 高速电磁开关阀的结构和特性分析
• 6.2.2 试验结果及分析
• 6.2.3 实车测试结果与结论
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢