轎車無(wú)級(jí)變速器綜合模糊控制研究.pdf

1、無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)(CVI)技術(shù)在汽車變速器的發(fā)展史上具有變革意義。近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始采用CVT作為汽車自動(dòng)變速裝置，CVT在未來(lái)變速器的發(fā)展中將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器與其他變速器相比技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，它可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與外界負(fù)荷的最佳匹配，可顯著地改善燃油經(jīng)濟(jì)性，提高車輛的動(dòng)力性和駕駛平穩(wěn)性，是汽車?yán)硐氲膫鲃?dòng)方式。但無(wú)級(jí)變速控制系統(tǒng)的控制策略仍然是其開(kāi)發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)，目前在理論和實(shí)踐上還都不十分成熟。本文在國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目

2、編號(hào)為2003BA435C)的資助下，對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)理、匹配及其控制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)研究。本論文的研究具有重要的理論意義和較高的實(shí)用價(jià)值。 文中論述了國(guó)內(nèi)外金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展歷史和當(dāng)前的技術(shù)狀況。分析了金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理。針對(duì)金屬帶的特殊結(jié)構(gòu)，研究了金屬帶的受力情況及速比與帶輪工作半徑的關(guān)系，給出了帶輪夾緊力計(jì)算公式，由此得到了帶輪油缸的壓力與傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，

3、建立了在不同速比及載荷下主、從動(dòng)帶輪油缸壓力平衡數(shù)學(xué)模型。針對(duì)傳動(dòng)器的速比變化率在CVT、控制中的重要性，討論了速比變化率對(duì)汽車加速性能和加速時(shí)汽車平順性的影響。 利用三次樣條插值構(gòu)造了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型。確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳經(jīng)濟(jì)工作線和最佳動(dòng)力工作線。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性模型的基礎(chǔ)上確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系。針對(duì)汽車行駛過(guò)程中所受到的各種阻力得出了汽車行駛方程式和汽車功率平衡方程式，由此可計(jì)算出汽車等速百公里燃油消耗量。討論

4、了實(shí)現(xiàn)汽車最佳經(jīng)濟(jì)性和最佳動(dòng)力性的發(fā)動(dòng)機(jī)與CVT最佳匹配控制策略，得出了多種不同工況不同階段的速比控制目標(biāo)，它是進(jìn)行速比控制的依據(jù)。 在分析離合器接合過(guò)程的主要影響因素及起步控制規(guī)律的基礎(chǔ)上，給出了離合器起步品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和離合器接合過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，提出了一種基于模糊控制技術(shù)多參數(shù)控制離合器接合壓力的新方法。為了對(duì)離合器接合的非線性過(guò)程進(jìn)行合理控制設(shè)計(jì)了離合器模糊控制器。仿真結(jié)果表明，模糊控制策略與常規(guī)比例控制策略相比，可以降低因

5、離合器接合而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成的沖擊，同時(shí)可以有效地減小滑磨功，縮短離合器的接合時(shí)間。由于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)具有高階非線性時(shí)變特征，其輸入輸出之間還具有強(qiáng)耦合關(guān)系。在汽車復(fù)雜運(yùn)行工況和大量的不確定環(huán)境因素的影響下，傳統(tǒng)的控制方法已不能滿足系統(tǒng)的控制要求。本文提出了以加速踏板對(duì)應(yīng)的目標(biāo)功率為目標(biāo)控制量的油門一速比綜合模糊控制策略。構(gòu)造了油門、速比雙閉環(huán)綜合模糊控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了油門自組織模糊控制器。依據(jù)不同工況設(shè)計(jì)了速比協(xié)調(diào)器，與速比模糊控制器一

6、起構(gòu)成了參數(shù)自調(diào)整模糊控制器。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油門和CVT的速比進(jìn)行綜合控制，解決了動(dòng)態(tài)過(guò)程中無(wú)級(jí)變速汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)的問(wèn)題。 針對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、CVT傳動(dòng)系統(tǒng)和汽車載荷構(gòu)成的汽車整體模型，建立了離合器接合過(guò)程中不同階段CVT傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在此模型基礎(chǔ)上構(gòu)建了整車動(dòng)態(tài)綜合仿真模型，基于該綜合仿真模型對(duì)汽車多種工況進(jìn)行了控制策略的仿真。仿真結(jié)果表明綜合模糊控制算法對(duì)于各種工況均具有較強(qiáng)的魯棒適應(yīng)性，且算法容易實(shí)現(xiàn)

7、。 研制了無(wú)級(jí)變速器電子控制單元TCU，給出了無(wú)級(jí)變速器CVT電子控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了TCU控制器局域網(wǎng)CAN的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，得出了無(wú)級(jí)變速箱控制器CAN通訊的實(shí)測(cè)波形。根據(jù)所提出的綜合模糊控制策略及算法進(jìn)行了TCU的軟件設(shè)計(jì)并給出了程序流程圖。根據(jù)汽車行駛的不同工況，以韓國(guó)大宇MatizⅡ轎車為試驗(yàn)樣車進(jìn)行了整車道路試驗(yàn)。經(jīng)國(guó)家轎車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)及長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，證明應(yīng)用本文提出的綜合模糊控制算法的無(wú)級(jí)變速器電子控