客车自动换档原理研究及执行系统开发

论文摘要

随着汽车工业的发展，人们对车辆的功能和性能提出了更高的要求。由于城市的大多数公交客车采用手动机械式变速器，而且公交车站相距较近，司机驾驶车辆时不得不进行频繁地选档换档操作，容易疲劳。改善司机的驾驶条件已经倍受交通部门和运输公司的关注。本文借鉴国内外多年的研究经验，参考各种方案，结合我国的实际情况，研究开发了具有良好性能价格比的客车电控自动换挡系统。客车自动换挡系统是在原有的手动变速器基础上进行改进，将机械设计与电子技术紧密结合起来，充分发挥二者优势，采用电控气动方式换档，同时去掉离合器踏板，改用比例电磁铁控制，减少了司机的操作。系统由操纵部分和执行部分组成。操纵单元负责采集车速，发动机转速，手柄信号等，通过CAN总线发送给执行系统的主控单元，由执行系统的主控单元控制离合器，油门和换档气缸的动作。本文从客车自动换档的工作原理入手，对自动换档执行机构的总体方案、硬件、软件、CAN总线通讯协议都进行了设计，实现了电控气动的自动换档，同时对油门和离合器也实现了智能控制。本文采用Fuzzy-PID复合控制策略，充分利用了Fuzzy控制动态响应快、超调小而PID控制高精度的特点，在不同的控制范围内选择合理的控制策略，使离合器起步接合得到了很好的控制。为了提高系统的抗干扰能力，系统还采用了一系列的抗干扰措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 理论意义和应用价值
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势
• 1.3 研究内容及拟解决的问题
• 2 客车传动系机构简介
• 2.1 离合器
• 2.2 变速器
• 2.2.1 S6-90变速器
• 2.3 同步器
• 3 系统总体方案及执行机构设计
• 3.1 执行机构控制单元的选择
• 3.2 油门开度的控制
• 3.2.1 油门机构的设计
• 3.2.2 油门的控制电路设计
• 3.2.3 油门开度信号的采集
• 3.3 离合器的控制
• 3.3.1 离合器换档过程分析
• 3.3.2 离合器接合品质的评价指标
• 3.3.3 接合过程控制参数的选取
• 3.3.4 离合器位移信号的测量
• 3.3.5 离合器执行机构的设计
• 3.3.6 驱动电路的设计
• 3.4 变速箱的控制
• 3.4.1 变速箱的动作原理
• 3.4.2 变速箱执行机构的设计
• 3.4.3 档位与电磁阀的对应关系
• 3.4.4 换档状态信号的采集
• 3.4.5 硬件电路的设计
• 3.5 其它典型电路的设计
• 3.5.1 直流稳压电源的设计
• 3.5.2 系统复位电路的设计
• 3.5.3 故障显示电路的设计
• 3.6 系统的抗干扰设计
• 3.6.1 硬件抗干扰技术
• 3.6.2 制PCB板抗干扰设计
• 4 CAN 总线在自动换档系统中的应用
• 4.1 CAN总线概述
• 4.2 系统之间通讯协议的制定
• 4.2.1 确定网络通信的信息类型
• 4.2.2 确定标识码的分配方案
• 4.2.3 CAN总线智能控制器选用及介绍
• 4.2.4 CAN节点硬件电路设计
• 4.3 CAN总线智能节点软件设计
• 5 离合器接合控制方法研究
• 5.1 模糊逻辑控制的特点及缺陷
• 5.2 PID控制的优点和局限性
• 5.3 Fuzzy-PID复合控制基本思想
• 5.4 离合器接合过程的Fuzzy-PID复合控制
• 5.4.1 大转速偏差范围的模糊控制
• 5.4.2 小误差下的PID控制
• 6 自动换档系统软件设计
• 6.1 系统软件编程语言的选择
• 6.2 执行系统的主程序设计
• 6.3 信号采集及处理模块
• 6.4 离合器快速分离模块
• 6.5 换档系统程序设计
• 6.5.1 摘档子程序
• 6.5.2 上档子程序
• 6.6 软件的可靠性设计
• 6.6.1 软件陷阱
• 6.6.2 软件复位
• 结论
• 参考文献
• 附录A 主控板电路原理图
• 附录B 备用板电路原理图
• 附录C 功率板电路原理图
• 附录D 反馈板电路原理图
• 附录E 变速箱及气缸实物图
• 附录F 电路板实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢