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HEV自动膜片弹簧离合器传递转矩建模、估计与控制研究
| 论文题名： | HEV自动膜片弹簧离合器传递转矩建模、估计与控制研究 |
| 关键词： | 混合动力电动汽车;自动膜片弹簧离合器;传递转矩;操纵特性 |
| 摘要： | 自动膜片弹簧离合器是现代汽车的重要总成之一。在自动手动变速器(AMT)、干式双离合器变速器(DCT)和混合动力电动汽车(HEV)中，自动膜片弹簧离合器得到了越来越广泛的应用。本文以应用于同轴并联混合动力电动汽车中的自动膜片弹簧离合器为研究对象，针对混合动力电动汽车在模式切换、起步等方面的特殊控制需求，开展了自动膜片弹簧离合器传递转矩的建模、估计和控制问题的研究。 在零部件弹性特性测试、静力学分析的基础上，提出了考虑离合器盖变形的膜片弹簧离合器操纵特性计算模型。运用正交试验和回归分析法，建立了离合器摩擦系数随滑动速度、滑摩温度变化的经验模型。考虑离合器磨损寿命、弹性弱化等因素的内在关系，提出了极限磨损寿命期内内离合器转矩传递特性的计算模型。通过台架试验数据分析，对提出的离合器操纵特性、转矩特性计算模型进行了验证。 建立了同轴并联式HEV动力传动系统动力学模型，机电式离合器执行机构数学模型，自动离合器控制模型。结合离合器转矩传递模型，开发了基于Matlab/Simulink的自动膜片弹簧离合器仿真程序，对自动离合器的操纵控制过程进行了仿真计算，并与试验测试结果进行了对比分析。 提出了基于卡尔曼滤波算法的离合器传递转矩估计方法，针对HEV起步和模式切换过程，构建离合器转矩估计离散状态空间模型，运用离散卡尔曼滤波算法估计离合器传递转矩，与仿真设定值对比，分析了估计转矩的误差特性。研究了干扰噪声方差、系统采样时间，对离合器转矩估计的影响。利用道路试验数据，对离合器传递转矩的模型计算与卡尔曼滤波估计结果进行了对比，验证了所提出的离合器转矩估计方法的有效性。 提出了基于卡尔曼滤波的HEV离合器接合转矩跟随PID控制策略。设计了离合器转矩低通滤波器、转矩环比例控制器、行程环PID控制器和前馈控制器。运用粒子群优化算法，对PID控制参数进行了优化整定。结合离合器转矩卡尔曼滤波器，设计了离合器转矩跟踪数字控制程序。针对HEV车辆起步、模式切换的离合器接合过程，进行了离合器转矩跟踪控制的仿真。结果表明，离合器控制转矩能够以较小的误差跟随设定转矩。通过仿真研究了离合器磨损和滑摩温度，对离合器转矩跟踪控制的影响，表明该控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性。利用HEV客车道路试验数据，对离合器转矩跟踪控制过程进行了仿真计算，仿真结果进一步说明，所提出的离合器转矩跟踪控制方法是可行的、有效的。 |
| 作者： | Wu Robin Xuebin |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 张欣 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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