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原文传递液压机械无级变速箱的特性与起步控制研究

论文题名：	液压机械无级变速箱的特性与起步控制研究
关键词：	液压机械无级变速箱;传动特性;起步控制;模糊控制;PLC控制
摘要：	随着现代工程应用和农业的发展，车辆需要适应的工况不断增多，需要的变速箱挡位也越来越多，车辆理想的传动方式是无级变速传动。由行星齿轮机构与液压容积调速系统构成的液压机械无级传动(HMCVT)是一种新型的无级传动装置。该传动机构同时具备了机械与液压两种传动方式的优点，获得世界范围内的研究和发展。本论文在农业部948课题、江苏省科技支撑计划(BE2014134)、江苏省产学研联合创新资金(BY2014128-04)的支撑下，研究了液压机械无级变速箱的传动原理、特性及其性能，完成了液压机械无级变速箱的起步控制研究，主要的研究工作和所得结论如下: 　　(1)对液压机械无级变速箱的传动原理与特性进行理论分析。以变速箱的传动原理为基础，结合行星齿轮机构与定轴轮系的分、汇流特点，分别推导变速箱各段输出转速、转矩与功率特性。通过分析变量泵与定量马达的效率特性，结合变速箱的试验台架，确定变量泵的排量比σ、泵的转速np、主油路的压力差△p对液压系统效率的影响规律。结果表明:功率分流比v随着变量泵排量比σ的变化而变化，排量比σ越大，v的值越大。液压系统的效率受到变量泵排量比σ自影响很大，随着排量比σ的增加，液压系统的效率逐渐增加。而变量泵的转速np和主油路的压力差Δp，对液压系统效率的影响相对较小。　　(2)对液压机械无级变速箱液压系统的动态特性进行理论分析与试验研究。根据起步阶段液压系统的运动学方程和力平衡方程，结合变量泵排量的调节机构，建立变速箱的速比ε与变量泵励磁电流的传递函数模型。根据阶跃响应试验与Matlab系统辨识工具箱，对变量泵励磁电流的输入量和变速箱速比的输出量进行系统辨识，从而确定变速箱液压系统的动态模型参数。　　(3)对液压机械无级变速箱的起步性能进行理论分析与试验研究。通过分析变速箱起步的边界条件，得到起步时的最大传动比，并根据最大坡度进行校核。以试验台架为基础，确定起步过程的评价指标、影响因素和行驶方程。进行液压机械无级变速箱起步性能的影响试验，从而获得各因素对起步性能的影响规律。结果表明:起步时通过控制变量泵的排量比σ，使其从0.113逐渐变化到1.000，既避免了马达低速时的死区，又避免了在低效率区工作，同时也满足最大坡度时的起步要求。起步品质的评价指标为起步压力、冲击度、响应时间和速度降，影响起步品质的主要因素依次为负载、变量泵排量比σ变化速率、发动机转速。在不同的负载和驾驶员起步意图下，通过控制变量泵的排量比σ变化速率，可以使变速箱达到最佳的起步性能。　　(4)根据液压机械无级变速箱特性的研究，结合实际控制的需要，制定起步控制的策略。设计驾驶员驾驶意图的模糊识别和变量泵排量比变化速率的模糊控制器，并且采用Tools的向量测试生成法获得驾驶员驾驶意图和变量泵排量比变化速率模糊控制器的模糊控制查询表，为后续的PLC实现模糊控制奠定了基础。建立车辆起步阶段的仿真模型，并对仿真的结果进行分析，结果表明车辆起步的控制策略满足车辆起步控制的需要。　　(5) PLC选用的是西门子公司推出的S7-200(CPU224)微型PLC，选用STEP7-Micro/WIN作为变速箱起步控制的编程软件。根据起步控制策略图与驾驶员驾驶意图、变量泵排量比变化速率的模糊控制器的模糊控制查询表，编写基于PLC的变速箱起步模糊控制程序，并进行试验研究，结果表明起步的控制策略满足变速箱起步控制的需要。
作者：	周康
专业：	机械制造及其自动化
导师：	耿国盛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京农业大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文