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自动变速器液压控制系统建模与模型简化
| 论文题名： | 自动变速器液压控制系统建模与模型简化 |
| 关键词： | 汽车自动变速器;液压系统系统;数学建模;高速电磁开关阀;相耦合特点 |
| 摘要： | 车用自动变速器的多档化与精确控制的发展趋势对变速器控制系统设计以及控制器的开发提出更高的要求。基于模型的设计,优化方法是当前汽车电子领域内研发的主要手段。为得到一个精确的数学模型,需要包含大量的状态方程来描述物理细节,因此计算速度较慢。而在硬件在环仿真、系统最优化设计、以及控制策略开发的过程中对模型计算速度提出了严格要求。因此在当前建摸理论领域中,如何平衡仿真精度与计算速度是一个重要的问题。本文针对一款4速自动变速器的液压控制系统,进行了数学建模研究,并针对其中的关键部件——高速电磁开关阀进行多域耦合系统模型的简化策略研究。通过实验对所建立模型的有效性进行验证。本文首先介绍键合图理论,通过能量的观点,将各域动力学过程进行归一化处理的方法,使得键合图适用于分析具有多域动力学过程相耦合特点的液压控制系统。按照系统划分、键合图分析、数学表达的顺序依次对液压系统中的各液压阀进行分析、建模。其次为便于分析,将液压控制系统划分为离合器压力控制子系统与系统压力调节子系统。系统压力调节子系统将油泵输出压力稳定在预设值下,并根据不同档位调节系统压力,该子系统的数学模型通过变速器设计参数进行验证。离合器压力控制子系统调节作用在离合器与蓄能器作用盘上的压力,电磁阀接受控制器的PWM型控制信号,调节压力控制阀进而改变离合器压力腔内的作用压力。电磁阀模型进行台架实验验证,而压力控制子系统则通过实车实验进行验证。稳态实验结果证明,所建立的数学模型误差在预定的?5％以内。根据物理过程建立的详细模型复杂度较高,并且由于系统中存在容积较小的液压腔,其充泄油时间常数较小,因此使得压力-流量方程在步长大于1μs时发散。为保证计算精度而将仿真步长设为1μs会造成计算时间过长,限制了模型的实际应用。因此采用基于能量的模型简化策略对系统中最复杂的电磁阀模型进行简化。模型简化策略根据能量评价指标,评估系统中能量元件的重要度而将次要元件删除。本文通过修改基于能量的模型简化策略,使其适用于多域耦合系统,并通过电磁阀模型简化实例,验证修改后的策略适用于本文建立的电磁阀模型。修正了简化策略评价指标之后,能量流幅值较大的液压域元件被归类为次要能量元件而被删除,同时时间常数较小的部件删除使得仿真步长可以增大到10-4s,仿真计算时间减少,而模型简化带来的误差增大,但仍在预设的?5%以内。 |
| 作者： | 张敏敏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈俐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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