干式DCT离合器温度模型及其灰色预测控制研究

论文摘要

对于目前正蓬勃发展的手动变速器自动化研究而言,离合器控制是其最核心的关键技术之一。基于干式离合器开发的干式DCT系统,性能、寿命均受干式离合器工作特性影响。温度是影响干式离合器工作特性的关键因素之一。一方面,离合器温升使其摩擦系数、压紧力、摩擦工作面积、磨损量等发生很大的改变,直接影响干式DCT的起步、换挡性能和寿命;另一方面,如果离合器工作温度高于极限值,会引起离合器失效,直接影响干式DCT的可靠性、及车辆安全性。建立离合器温度模型,监控其工作温度,实时修正离合器特性参数,以及离合器控制策略,对提高干式DCT的性能、寿命、可靠性具有重要意义。本论文通过建立干式DCT的动力学模型、离合器温度模型,仿真并验证了不同工况下离合器温度的变化情况;根据离合器温度对其特性参数的修正,提高了扭矩控制精度;通过设立温度阈值实现了对离合器的保护。为消除离合器温度控制的滞后影响,运用灰色系统理论预测了温度变化趋势,修正了离合器控制策略。为满足DCT温度控制及性能控制对执行机构的响应要求,消除系统滞后及外部扰动的影响,基于灰色预测PID控制技术对离合器传统PID控制方法进行了改进,取得了很好的效果。论文有关离合器工作温度特性的研究,对解决干式DCT中由于离合器温升带来的离合器特性改变、离合器寿命缩短以及离合器安全性等问题有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 手动变速器自动化的发展历程
• 1.2.1 手动变速器自动化的开发意义
• 1.2.2 手动变速器自动化的技术实现
• 1.2.3 手动变速器自动化的发展过程
• 1.3 DCT 的发展过程及现状
• 1.3.1 DCT 的工作原理
• 1.3.2 湿式 DCT 介绍
• 1.3.3 干式 DCT 介绍
• 1.3.4 各种自动变速器性能比较
• 1.3.5 DCT 在混合动力开发中的应用
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 主要研究组织
• 1.4.2 主要研究进展及发展趋势
• 1.4.3 国内外干式DCT 离合器温度模型的研究现状
• 1.5 本文研究目的及主要内容
• 第2章 DCT动力学模型及滑摩功计算
• 2.1 DCT 传动系各部件数学模型
• 2.1.1 DCT 结构原理
• 2.1.2 DCT 动力传动系统模型
• 2.1.3 发动机数学模型
• 2.1.4 双离合器数学模型
• 2.1.5 离合器减振器数学模型
• 2.1.6 同步器数学模型
• 2.1.7 车辆和道路阻力数学模型
• 2.2 DCT 传动系统数学模型
• 2.2.1 车辆以固定挡位运行
• 2.2.2 挡位已经预选，切换离合器进行换挡
• 2.3 仿真模型的建立及仿真分析
• 2.3.1 仿真模型建立
• 2.3.2 仿真结果
• 2.3.3 仿真结果分析
• 2.4 干式双离合器滑摩功计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 干式DCT离合器温度模型研究
• 3.1 温度对干式离合器工作特性的影响
• 3.1.1 离合器发热及温升
• 3.1.2 离合器温度对摩擦系数的影响
• 3.1.3 离合器温度对压紧力的影响
• 3.1.4 离合器温度对等效摩擦半径的影响
• 3.1.5 离合器温度对磨损量的影响
• 3.2 干式双离合器温度模型
• 3.2.1 离合器滑摩热量的扩散方式
• 3.2.2 建立离合器温度模型的理论基础
• 3.2.3 离合器滑摩热量的分配
• 3.2.4 离合器压盘热平衡求解
• 3.2.5 离合器壳体内空气热量的扩散
• 3.3 离合器滑摩温升过程的仿真研究
• 3.3.1 表面散热系数的确定
• 3.3.2 仿真结果
• 3.4 试验验证
• 3.4.1 试验方案
• 3.4.2 试验结果
• 3.5 DCT 设计与控制对双离合器温升的改善
• 3.6 根据离合器温度对控制策略的修正
• 3.6.1 离合器通常的控制方式
• 3.6.2 带温度修正的离合器控制策略
• 3.6.3 离合器温度修正控制方法的缺点
• 3.7 本章小结
• 第4章 离合器温度灰色预测研究
• 4.1 灰色预测理论介绍
• 4.1.1 灰色系统理论的发展
• 4.1.2 GM （1.1） 灰色模型
• 4.1.3 灰色预测控制的实现
• 4.2 离合器温度灰色预测模型建立
• 4.3 离合器温度灰色预测仿真研究
• 4.3.1 模型维数选取
• 4.3.2 预测仿真
• 4.3.3 预测结果分析
• 4.3.4 预测步数的选取
• 4.4 离合器温度灰色预测控制策略
• 4.5 本章小结
• 第5章 离合器灰色预测PID控制
• 5.1 灰色预测PID 控制介绍
• 5.1.1 数字PID 控制算法
• 5.1.2 灰色预测PID 控制算法介绍
• 5.2 离合器灰色预测PID 控制器
• 5.2.1 离合器液压控制系统模型
• 5.2.2 离合器执行机构灰色预测PID 控制
• 5.3 离合器控制仿真及试验研究
• 5.3.1 干式DCT 离合器控制仿真研究
• 5.3.2 干式DCT 离合器控制试验研究
• 5.4 本章小结
• 第6章 全文总结
• 6.1 本文研究内容
• 6.2 本文创新点
• 6.3 未来工作计划与展望
• 参考文献
• 攻博期间学术论文发表及科研成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract