EMCVT控制系统与控制方法研究

论文摘要

金属带式无级变速器（Metal belt Continuously Variable Transmission,简称CVT）与其他变速器的根本区别在于其速比连续变化,能够保证发动机始终工作在最佳经济转速状态,从而实现了良好的经济性、动力性和驾驶平顺性,而且降低了排放和成本。本文研究的机械电子控制的金属带式无级变速器（Electro-Mechanical controlled metal belt Continuously Variable Transmission,简称EMCVT）,相对于传统的液压控制系统,采用碟簧加压,电机控制,彻底抛弃了持续耗油的油泵,从而极大的提高了这种新型变速器车辆的经济性。目前,国内外尚无成熟的控制技术方案。因此,这种新型的变速器具有极大的研究意义和实用价值。本文针对此款变速器做了以下几方面的工作：（1）对这款新型变速器的结构和原理进行了深入的研究,在此基础上对其调速机构进行研究,通过调研,比较分析,选用无刷直流电机作为其调速机构的驱动电机。（2）分析无刷直流电机的转矩波动,使用直接转矩控制算法对其进行控制,在simulink中建立仿真模型,通过仿真结果,验证了直接转矩控制对无刷直流电机转矩波动具有很好的抑制效果,也为无刷直流电机应用于EMCVT上提供了保证。（3）对EMCVT速比控制进行了深入研究,设计了针对调速电机转角和速比的滑模控制器,在simulink中建立仿真模型,通过仿真结果,验证了滑模控制器设计的可行性。（4）设计完成了EMCVT的控制系统,并在试验台架上完成了EMCVT的效率测试,进而验证了控制系统的稳定性、可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 金属带式CVT国内外研究现状
• 1.2.1 CVT发展历史
• 1.2.2 CVT国内外研究及应用现状
• 1.2.3 EMCVT技术前沿及发展方向
• 1.3 金属带式CVT控制策略研究前沿
• 1.4 论文主要工作
• 第2章 金属带式CVT传动原理及控制系统分析
• 2.1 金属带式CVT的基本组成和传动原理
• 2.2 金属带式CVT控制系统比较分析
• 2.2.1 金属带式CVT液压控制系统
• 2.2.2 金属带式CVT机电控制系统
• 2.2.3 金属带式CVT控制系统比较
• 2.3 EMCVT调速机构
• 2.3.1 EMCVT调速机构电机选择
• 2.3.2 无刷直流电机转矩波动分析
• 2.4 EMCVT速比控制要求
• 2.5 本章小结
• 第3章 无刷直流电机直接转矩控制算法研究
• 3.1 无刷直流电机数学模型
• 3.2 无刷直流电机直接转矩控制的基本原理
• 3.2.1 磁链观测实现原理
• 3.2.2 转矩观测实现原理
• 3.2.3 逆变器开关状态和电压空间矢量实现原理
• 3.2.4 磁链和转矩控制模块
• 3.2.5 定子磁链分区表和开关表的实现
• 3.3 无刷直流电机直接转矩控制实现方案
• 3.3.1 无刷直流电机的转矩观测
• 3.3.2 无刷直流电机的电压空间矢量及其选择
• 3.3.3 无刷直流电机的电压空间矢量及其选择
• 3.3.4 无刷直流电机直接转矩控制系统的仿真模型
• 3.3.5 仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 EMCVT速比的滑模控制算法研究
• 4.1 EMCVT运动学分析
• 4.2 无刷直流电机的动态数学模型
• 4.3 滑模变结构控制原理
• 4.3.1 滑模变结构控制简介
• 4.3.2 滑动模态定义及数学表达
• 4.3.3 滑模控制的基本问题
• 4.3.4 滑模控制器设计的基本方法
• 4.4 EMCVT速比滑模控制器的设计与仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 EMCVT控制系统设计及台架测试
• 5.1 EMCVT的系统配置
• 5.2 EMCVT控制系统硬件设计
• 5.2.1 传感器
• 5.2.2 微处理器
• 5.2.3 无刷直流电机驱动电路设计
• 5.2.4 EMCVT控制系统总体设计
• 5.2.5 控制系统硬件电路图
• 5.3 EMCVT控制系统软件设计
• 5.3.1 EMCVT空载测试软件设计
• 5.3.2 控制系统软件框架总体设计
• 5.4 EMCVT台架测试
• 5.4.1 测试台架简介
• 5.4.2 EMCVT空载测试
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢