单燃料CNG发动机电控系统开发

论文摘要

双离合器式自动变速器(DCT)是一种新型的自动变速器,它具有传动效率高、结构简单、生产成本低等优点。在换档过程中,发动机的动力可以不间断地传递到车轮,不仅保证了车辆的动力性和经济性,而且极大地改善了车辆的加速性和运行的舒适性。然而,DCT中两个离合器的配合工作是一个复杂的过程,采用何种切换时序及动作交替时间进行控制,以及所采取的控制策略仍是一个亟待解决的问题。本文通过对DCT系统的组成、分类、特点及其工作原理进行概述,以及DCT车辆换档品质的分析,提出了换档时间、加速度、冲击度及滑摩功等评价因素。其中,滑摩功和冲击度等因素都与离合器油压有关。课题对控制湿式双离合器油压的液压控制系统以及离合器执行机构进行了详细分析,建立了两者的数学模型以及换档过程离合器的动力学模型,分析了DCT换档过程五个阶段的数学模型。根据推导出的DCT换档过程的状态空间表达式,并针对液压执行机构的非线性,利用滑模变结构理论设计了离合器控制系统的滑模变结构控制器,实现了对离合器油压最优轨迹的跟踪,提高了系统的控制精度和鲁棒性。开发了DCT的电子控制单元(TCU)。通过TCU软硬件的设计,搭接离合器空载时电磁阀调试试验平台,从而完成了高速开关阀与比例压力阀的特性试验,并对结果进行了分析。试验表明,该TCU能够快速、高精度的采集输入模拟量、开关量及频率量;并且能实现SCI和CAN通信,验证滑模变结构控制器的控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 DCT 技术在国内外的发展现状
• 1.1.3 课题来源
• 1.2 DCT 系统工作原理，分类及其组成
• 1.2.1 DCT 系统工作原理
• 1.2.2 DCT 分类及特点
• 1.2.3 DCT 系统的组成
• 1.3 DCT 主要关键技术研究状况
• 1.3.1 DCT 控制系统的建模与仿真研究
• 1.3.2 起步与换档过程中离合器的控制
• 1.3.3 发动机的协调控制
• 1.3.4 DCT 换档品质的评价方法研究
• 1.3.5 DCT 的 TCU 软硬件开发
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 湿式双离合器的动力学建模
• 2.1 湿式双离合器的组成及工作原理
• 2.2 湿式双离合器的功能
• 2.2.1 实现车辆的起步
• 2.2.2 不间断传递动力
• 2.2.3 防止系统过载及减振
• 2.3 湿式双离合器的液压控制系统简介
• 2.4 湿式双离合器液压控制系统的模型建立
• 2.4.1 电液比例电磁阀的建模
• 2.4.2 关键调压阀建模
• 2.4.3 离合器操纵活塞建模
• 2.4.4 离合器液压缸建模
• 2.5 换档过程离合器的动力学模型建立
• 2.5.1 湿式双离合器的动力学模型
• 2.5.2 DCT 换档过程分析
• 2.5.3 离合器接合过程动力学模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 DCT 换档过程的离合器控制
• 3.1 换档品质及其评价指标
• 3.2 换档过程离合器的滑模变结构控制器设计
• 3.2.1 滑模变结构理论
• 3.2.2 滑模变结构控制器的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 湿式双离合器仿真模型的建立
• 4.1 离合器液压控制系统仿真模型的建立
• 4.1.1 电液比例电磁阀仿真模型
• 4.1.2 关键调压阀仿真模型
• 4.1.3 活塞运动动力学仿真模型
• 4.1.4 液压缸动力学仿真模型
• 4.2 离合器换档过程仿真模型的建立
• 4.3 仿真与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 DCT 的电子控制单元（TCU）设计
• 5.1 电子控制单元的硬件设计
• 5.1.1 系统控制芯片的选择
• 5.1.2 系统控制芯片的最小系统设计
• 5.1.3 输入量调理模块的设计
• 5.1.4 通信模块的设计
• 5.1.5 串口通信模块的设计
• 5.1.6 存储模块的设计
• 5.1.7 电磁阀驱动电路的设计
• 5.2 电子控制单元的软件设计
• 5.2.1 底层软件的设计
• 5.2.2 应用层软件的设计
• 5.3 电磁阀调试试验
• 5.3.1 试验方法与步骤
• 5.3.2 试验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文