基于AVL CRUISE的DCT、CVT整车性能仿真与对比分析

论文摘要

当今世界,人类社会的不断发展扩张已给地球环境带来严重的影响,节能环保已经成为时代的主题。在对环境有着重要影响的汽车工业领域,更加安全、节能、环保、舒适的现代汽车已成为设计的主流。作为现代汽车传动系主要组成部分的变速器,其特性无疑对汽车的性能产生重要的影响。兼顾动力性、经济性、舒适性、排放性是目前变速器发展的主要方向。而电子技术与控制技术的飞速发展,使得这一切不断变为现实。在变速器发展的过程中,双离合变速器与无级变速器凭借其出色的动力性、经济性成为现阶段变速器中的新锐。本文首先介绍了变速器的类型、特点以及发展简史,并针对主要研究对象金属带式无级变速器与双离合变速器,对其结构、原理做了较为详细叙述;然后对整车仿真模型中主要模块建立了数学模型。接下来对所使用的AVL CRUISE软件做了简要介绍,对装备有双离合变速器与金属带式无级变速器的整车模型做了动力性与经济性仿真计算并将而这结果进行对比分析。此外,对于重点研究对象金属带式无级变速器,本文还研究了其速比控制技术,针对其非线性和时变性的特点,使用AVL CRUISE与MATLAB/SIMULINK联合仿真设计了模糊自适应-PI复合速比控制系统。本文将模糊自适应-PI复合控制算法与经典PID控制算法通过仿真进行比较,结果表明模糊自适应-PI复合速比控制相对于经典PID控制算法具有更好的效果。在无级变速器整车仿真中,不同工况下的速比跟踪情况证实模糊自适应-PI复合速比控制能够很好地跟踪目标速比,具有良好的动态响应和较高的稳态控制精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 汽车变速器的发展
• 1.3 主流变速器类型与特点
• 1.3.1 传统手动变速器
• 1.3.2 自动变速器
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 无级变速器的种类与特点
• 2.1 液力变矩器
• 2.2 可变直径带轮式无级变速器
• 2.2.1 V 形胶带式无级变速器
• 2.2.2 金属带式无级变速器
• 2.2.3 金属链式无级变速器
• 2.3 环型无级自动变速器
• 2.4 液静压变速器
• 2.5 锥环式无级变速器
• 2.6 全无级自动变速器
• 2.7 其他形式无级变速器
• 2.8 本章小结
• 第3章 整车主要模块数学模型以及汽车性能评价
• 3.1 车辆基本参数的确定
• 3.1.1 汽车不同载荷下质量的确定
• 3.1.2 汽车质心位置的确定
• 3.1.3 车轮载荷的确定
• 3.1.4 阻力的确定
• 3.2 发动机
• 3.2.1 发动机输出转矩模型
• 3.2.2 发动机油耗模型
• 3.2.3 非稳态工况下的发动机性能修正
• 3.3 液力变矩器
• 3.3.1 扭矩转换的确定
• 3.3.2 速比的确定
• 3.3.3 泵轮扭矩的确定
• 3.3.4 涡轮扭矩的确定
• 3.3.5 离合器扭矩的确定
• 3.3.6 传递的扭矩的确定
• 3.4 变速器
• 3.4.1 双离合变速器
• 3.4.2 无级变速器
• 3.5 汽车动力性与经济性评价
• 3.5.1 汽车动力性评价指标
• 3.5.2 汽车燃油经济性评价指标
• 3.6 本章小结
• 第4章 DCT 整车建模与性能仿真
• 4.1 仿真软件介绍
• 4.1.1 AVL CRUISE 软件特点
• 4.1.2 AVL CRUISE 软件的基本操作流程
• 4.1.3 AVL CRUISE 的联合仿真
• 4.2 DCT 结构与原理
• 4.3 DCT 整车模型
• 4.4 DCT 整车动力性与燃油经济性评价
• 4.4.1 动力性评价
• 4.4.2 经济性评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 复合速比控制金属带式无级变速器整车联合仿真
• 5.1 PID 速比控制策略
• 5.1.1 PID 控制原理
• 5.1.2 应用于金属带式无级变速器的PID 速比控制器
• 5.2 模糊控制策略
• 5.2.1 模糊控制策略
• 5.2.2 模糊自适应-PI 复合控制
• 5.3 模糊自适应-PI 复合速比控制器
• 5.4 模糊自适应-PI 复合速比控制与经典PID 控制仿真对比分析
• 5.5 金属带式无级变速器整车仿真平台搭建
• 5.5.1 匹配计算
• 5.5.2 仿真分析
• 5.6 金属带式无级变速整车动力性与经济性评价
• 5.6.1 动力性评价
• 5.6.2 燃油经济性评价
• 5.7 DCT、CVT 整车性能对比
• 5.7.1 动力性对比
• 5.7.2 燃油经济性对比
• 5.8 本章小结
• 结论
• 1. 工作总结
• 2. 创新点
• 3. 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录