详情

原文传递轿车无级变速器综合模糊控制研究

论文题名：	轿车无级变速器综合模糊控制研究
关键词：	无级变速器;离合器;匹配策略;综合模糊控制
摘要：	无级变速传动(CVI)技术在汽车变速器的发展史上具有变革意义。近年来，越来越多的国家开始采用CVT作为汽车自动变速装置，CVT在未来变速器的发展中将会占据主导地位。金属带式无级变速器与其他变速器相比技术优势明显，它可以实现发动机与外界负荷的最佳匹配，可显著地改善燃油经济性，提高车辆的动力性和驾驶平稳性，是汽车理想的传动方式。但无级变速控制系统的控制策略仍然是其开发的一个难点，目前在理论和实践上还都不十分成熟。本文在国家科技攻关项目(项目编号为2003BA435C)的资助下，对金属带式无级变速传动系统的传动机理、匹配及其控制等关键技术进行了深入的理论分析、仿真和实验研究。本论文的研究具有重要的理论意义和较高的实用价值。文中论述了国内外金属带式无级变速器的发展历史和当前的技术状况。分析了金属带式无级变速器的结构及工作原理。针对金属带的特殊结构，研究了金属带的受力情况及速比与带轮工作半径的关系，给出了带轮夹紧力计算公式，由此得到了带轮油缸的压力与传递转矩的关系，建立了在不同速比及载荷下主、从动带轮油缸压力平衡数学模型。针对传动器的速比变化率在CVT、控制中的重要性，讨论了速比变化率对汽车加速性能和加速时汽车平顺性的影响。利用三次样条插值构造了发动机转矩模型。确定了发动机的最佳经济工作线和最佳动力工作线。在发动机燃油经济性模型的基础上确定了发动机的目标转速与车速的关系。针对汽车行驶过程中所受到的各种阻力得出了汽车行驶方程式和汽车功率平衡方程式，由此可计算出汽车等速百公里燃油消耗量。讨论了实现汽车最佳经济性和最佳动力性的发动机与CVT最佳匹配控制策略，得出了多种不同工况不同阶段的速比控制目标，它是进行速比控制的依据。在分析离合器接合过程的主要影响因素及起步控制规律的基础上，给出了离合器起步品质评价指标和离合器接合过程的数学模型，提出了一种基于模糊控制技术多参数控制离合器接合压力的新方法。为了对离合器接合的非线性过程进行合理控制设计了离合器模糊控制器。仿真结果表明，模糊控制策略与常规比例控制策略相比，可以降低因离合器接合而对发动机造成的冲击，同时可以有效地减小滑磨功，缩短离合器的接合时间。由于无级变速传动系统具有高阶非线性时变特征，其输入输出之间还具有强耦合关系。在汽车复杂运行工况和大量的不确定环境因素的影响下，传统的控制方法已不能满足系统的控制要求。本文提出了以加速踏板对应的目标功率为目标控制量的油门一速比综合模糊控制策略。构造了油门、速比双闭环综合模糊控制系统。设计了油门自组织模糊控制器。依据不同工况设计了速比协调器，与速比模糊控制器一起构成了参数自调整模糊控制器。通过对发动机油门和CVT的速比进行综合控制，解决了动态过程中无级变速汽车动力性和经济性相协调的问题。针对由发动机、离合器、CVT传动系统和汽车载荷构成的汽车整体模型，建立了离合器接合过程中不同阶段CVT传动系统动力学模型，在此模型基础上构建了整车动态综合仿真模型，基于该综合仿真模型对汽车多种工况进行了控制策略的仿真。仿真结果表明综合模糊控制算法对于各种工况均具有较强的鲁棒适应性，且算法容易实现。研制了无级变速器电子控制单元TCU，给出了无级变速器CVT电子控制系统的硬件结构，进行了TCU控制器局域网CAN的设计与实验，得出了无级变速箱控制器CAN通讯的实测波形。根据所提出的综合模糊控制策略及算法进行了TCU的软件设计并给出了程序流程图。根据汽车行驶的不同工况，以韩国大宇MatizⅡ轿车为试验样车进行了整车道路试验。经国家轿车质量监督检验中心检验及长时间的测试，证明应用本文提出的综合模糊控制算法的无级变速器电子控制系统工作稳定、可靠，试验车具有良好的动力性和经济性。
作者：	周美兰
专业：	测试计量技术及仪器
导师：	马怀俭;王旭东
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文