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电磁耦合无级变速器控制关键技术的研究
| 论文题名： | 电磁耦合无级变速器控制关键技术的研究 |
| 关键词： | 电磁耦合;无级变速;变速器控制;系统;模糊神经网络;传动控制器;效率优化;混合动力汽车;转速观测器;设计;磁场;直流励磁;汽车应用;模块;励磁调节;国家自然科学基金;工作效率;工作模式;方法;定子磁链 |
| 摘要： | 电磁耦合无级变速器(EMCVT)是一种基于机械一电力分汇流方式的新型自动变速器，具有内部磁场可调、发动机工作点可辅助优化控制以及大范围无级变速的特征，其在变速传动领域有着良好的发展前景。在国家自然科学基金的资助下，本文对EMCVT控制的关键技术进行了深入研究，研究工作围绕EMCVT系统的电磁特性、数学建模、传动控制、工作效率优化以及励磁调节等方面展开，主要的工作和成果有： 首先，全面分析了EMCVT的传动机理和功率流，研究了系统的直流励磁和内部磁场耦合特性，简化了EMCVT主要电磁参数的数值计算公式，分析了电感随励磁电流的变化趋势，得出了两共轴电机模块之间的磁场耦合程度较小的结论。通过对两电机模块反电动势系数的推导，建立了EMCVT的数学模型，为控制器的设计提供了理论依据。 其次，设计了一种基于滑模与扩展卡尔曼滤波理论的级联式转速观测器，使EMCVT系统转速观测器的鲁棒性增强，准确性明显提高；研究了EMCVT系统本身的损耗构成和损耗建模方法，分析了利用直流励磁调节的方法来优化系统工作效率的可行性。通过采用基于转子位置和定子电流的模型来预测定子磁链，避免了电压模型定子磁链观测器产生的积分漂移现象。根据EMCVT的常规汽车和混合动力汽车两种不同的应用需求，采用在线效率优化的控制方法，设计了寻优速度较快的效率优化模糊控制器。 再次，针对EMCVT这一内部磁场可调和电磁参数可变的复杂耦合控制对象，通过结合模糊神经网络控制理论，对电机模块的直接转矩控制和矢量控制两种传统方案进行了改进。提出的模糊神经网络SVM-DTC控制器能准确地补偿转矩角并有效抑制双电机共轴型EMCVT系统的转矩脉动现象，模糊神经网络反步法控制器对于参数摄动和外界干扰具有极强的自适应性，仿真试验结果证实改进的两种控制方案适用于EMCVT系统。 最后，基于EMCVT内部磁场可调的特征，研究了常规汽车应用时EMCVT变速传动的控制目标和变速特性，分析了混合动力汽车应用时多能源动力总成的工作模式和控制策略，设计了适用的EMCVT传动控制器。仿真结果证明所提出的传动控制器完全满足EMCVT驱动系统的功能需求，有效提高了整车的燃油经济性。讨论了基于CAN网络的整车集散式控制系统结构，研究了不同工作模式下的整车监控策略，并对EMCVT子控制系统的软硬件进行了总体设计，利用模块化的方法分析了硬件组成和软件工作流程。 |
| 作者： | 李君 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄向东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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