收藏本站
《吉林大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金属带式无级变速器耦合问题研究

张树培  
【摘要】:随着我国汽车的产量越来越高,越来越多的家庭拥有了私人汽车。物流的高速发展也使得对汽车的需求不断增加。2010年我国预计汽车销售量达到1800万辆。能源问题和环境问题变的更加重要。金属带式无级变速器(Push V-belt Continuously Variable Transmission)因其节能减排的优点越来越多的被应用在汽车上。 金属带式无级变速器的传动比控制与夹紧力控制是其控制技术中最重要的两个部分,由于结构和传动机理的原因,传动比控制与夹紧力控制的耦合问题一直困扰着这个领域的研究人员。原有的解决方法为了解决耦合而使无级变速器的传动效率无法提高到更好的水平。 目前由于气候、能源等各种问题,节能减排的呼声越来越高,而且金属带式无级变速器的传动效率研究也有了很大的进展。因此需要一种合适的控制方法能够解决耦合产生的影响,使金属带式无级变速器的传动效率的研究成果得到发挥。 因此,本文在金属带式无级变速器的传动效率的研究基础上对金属带式无级变速器的传动比控制与夹紧力控制的耦合问题进行了以下几个方面研究: 1)从金属带传动的运动学关系入手,对金属带式无级变速传动器的结构和传动机理进行了分析。结合金属环和金属片的受力分析建立了金属带传递转矩的数学模型。针对金属带式无级变速器传动效率较低的问题,从三个方面对传动损失产生的机理进行了研究,并建立了详细的数学模型。利用Matlab对传动损失的影响因素进行了仿真。结果表明,金属带式无级变速器的传动损失受夹紧力的影响非常明显。 2)对金属带式无级变速器传动比控制与夹紧力控制之间的耦合关系进行了研究。分析了两者耦合关系的形成原因,确定了耦合的结构及逻辑关系,并建立了耦合关系的数学模型。 提出了评价耦合影响程度的评价指标为传动比的变化量和传动比的变化率。通过对静态径向力学平衡、动态径向力学平衡和传递转矩时金属带的受力情况的理论分析,提出了除输入压力外,初始传动比、负荷扭矩和初始夹紧力也是相对增益的重要影响因素。并通过实验对理论分析的结论进行了验证。 3)通过解耦理论对金属带式无级变速器传动比与夹紧力的解耦控制方法进行了研究。 在此基础上设计并分析了针对耦合问题的三种夹紧力控制控制策略,在各种夹紧力控制模式下结合前人的研究,对耦合条件下的传动比控制策略进行了研究,分析了不同控制策略的特点及对耦合现象的影响。并对各种控制策略的解耦效果做了较为详细的分析。 针对夹紧力的滑转控制模式进行了分析,提出了在这种强耦合的模式下,需要设计一套较为复杂的控制方法解决耦合问题。并在此基础上,提出了反馈线性化解耦和前馈式补偿PID控制两种方案,并对这两种方案的可行性进行了分析。 4)通过实验,对滑转控制模式下金属带式无级变速器的夹紧力与传动比控制之间的耦合进行了研究。 设计了滑转率测算方法,将偏移距造成影响进行了分析,并通过实验验证了测算方法的准确性。与未考虑偏移距的滑转率测算方法相比准确率提高了0.37%。 在此基础上进一步的实现了以滑转率为目标的夹紧力控制,分析了影响滑转控制稳定的因素,为滑转控制下的耦合规律研究打下了基础。 在实现了滑转控制的基础上,设计了两种滑转模式下不同负荷转矩与不同传动比所对应的滑转率为2%时的临界夹紧力测量方法。通过试验获取了临界夹紧力数据表,并用两种测量方法相互验证,保证了测量的准确定。 在临界夹紧力确定的基础上,设计了获取耦合规律的实验方法。通过大量的试验,获取了滑转率为2%模式下,不同负荷转矩条件,不同初始传动比位置时,从动缸压力变化量与传动比相对增益量之间的关系。并分析了相对增益的变化规律和影响因素。在试验的基础上提出了,当夹紧力变化量较大而传动比相对增益由于结构原因而无法准确体现耦合关系时,将传动比变化率作为辅助手段描述金属带式无级变速器夹紧力与传动比的耦合关系。 5)为了验证所设计的前馈式补偿PID解耦控制器的效果,在原有试验台的基础上,针对所需要测量的数据对对试验台架进行了改造,加装了所需要的传感器。 提出了将耦合相对增益规律数据表转化为前馈数据表的两种方法,并利用实验方法获取的数据对计算方法的结果进行了修正。 分析了在液压缸压力变化量足够大而使传动比变化至极限位置的情况,提出了利用传动比变化率对此条件下的前馈补偿值的补偿规则。 分别在转矩阶跃工况下和传动比阶跃工况下对前馈式补偿PID解耦控制器的解耦控制效果进行了验证。试验结果表明,解耦控制器解耦效果明显,基本解决了滑转控制下的传动比控制与夹紧力控制的耦合问题。 通过以上的研究,分析了金属带式无级变速器的夹紧力与传动比控制之间的耦合关系,确定了耦合产生的相对增益的影响因素。通过试验获取了金属带式无级变速器的夹紧力与传动比控制之间的耦合规律。并对解耦控制策略进行了研究和分析,确定了不同控制目标下的解耦控制策略,并针对以提高传动效率为目的的滑转率控制模式设计了前馈式补偿PID控制策略,并在试验台架上对控制策略进行了验证性试验。为将来整车控制提供了研究基础。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙琦;过学迅;付畅;;金属带式CVT模糊控制研究[J];汽车技术;2008年10期
2 秦大同,杨为,舒红,朱才朝;金属带式无级变速传动系统的振动模态[J];汽车工程;2001年06期
3 张友坤,卢延辉,薛殿伦,郑联珠;金属带式无级变速器电控系统设计方法的研究[J];汽车技术;2004年10期
4 王春香,程乃士;金属带式无级变速传动的原理及理论分析[J];包头钢铁学院学报;1996年01期
5 杨为,秦大同;金属带式无级变速传动系统振动固有频率研究[J];农业机械学报;2000年05期
6 何晓春,金国栋,冯樱,罗永革;金属带式无级变速器控制策略的实现[J];湖北汽车工业学院学报;2001年01期
7 廖建,孙冬野,秦大同;金属带式无级变速器传动效率的理论分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年03期
8 杨为,冯培恩,秦大同;环境激励下金属带式无级变速传动系统的试验模态研究[J];机械工程学报;2003年04期
9 贾利国;;金属带式无级变速传动液压系统设计及仿真[J];机电工程;2007年02期
10 王幼民;唐铃凤;;金属带式无级变速器的研究综述[J];机械传动;2007年06期
11 安颖;宋传学;高帅;;CVT金属带偏移量计算及其优化[J];汽车技术;2009年02期
12 贾利国,黄琪,胡国良;金属带式无级变速传动电液控制技术[J];液压气动与密封;2005年02期
13 卢小虎;陈跃平;何维廉;;金属带式CVT金属带的结构与强度分析[J];传动技术;2007年02期
14 张武;刘凯;周春国;付华强;李博;;金属带式CVT轴向偏斜及形线研究[J];西安理工大学学报;2009年01期
15 陈玉萍;;金属带式无级变速器结构组成及其优越性分析[J];黑龙江交通科技;2010年12期
16 马士泽,于春光,雷雨成;键合图在无级变速器液压系统中的应用研究[J];筑路机械与施工机械化;2001年06期
17 高路,于海斌,王宏;汽车无级变速器原理与控制[J];机械科学与技术;2005年04期
18 张武;刘凯;周春国;杨芬;;考虑张力和挤压力的金属带动力性能研究[J];机械科学与技术;2009年09期
19 方泳龙,张伯英,董秀国,周云山,裘熙定;金属带式无级变速器液压控制系统[J];吉林工业大学自然科学学报;2000年03期
20 付铁军,周云山,张宝生;金属带式无级变速器电液控制系统的试验研究[J];汽车工程;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王长周;宋锦春;郝彦军;宋涛;;电子控制金属带式无级变速器[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
2 ;世界变速器行业发展分析[A];2007年度中国汽车摩托车配件用品行业年度报告[C];2008年
3 牛井超;曾建明;卢立铭;;几种结晶器软夹紧系统的实现方式[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 赵三明;博世新型控制策略提升CVT水平[N];中国工业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张树培;金属带式无级变速器耦合问题研究[D];吉林大学;2011年
2 蔡源春;金属带式无级变速器燃油经济性及系统可靠性关键技术研究[D];湖南大学;2011年
3 夏晶晶;基于Fuzzy-PID的CVT综合控制策略研究[D];江苏大学;2009年
4 安颖;金属带式无级变速器传动特性及其综合控制技术研究[D];吉林大学;2012年
5 罗永革;湿式离合器金属带式无级变速器(CVT)控制策略研究[D];浙江大学;2002年
6 付铁军;金属带式无级变速传动器智能控制技术研究[D];吉林大学;2004年
7 杨新桦;金属带式无级变速器控制系统和控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
8 杨新桦;金属带式无级变速器控制系统与控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
9 杨为;金属带式无级变速传动动态特性的理论及实验研究[D];重庆大学;2001年
10 张兰春;功率分流式无级变速器关键技术研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁中亮;金属带式无级变速器夹紧力控制研究[D];吉林大学;2011年
2 范光强;金属带式无级变速器电控单元硬件在环仿真研究[D];江苏大学;2009年
3 吴军;金属带无级变速器的模型建立与控制策略的研究[D];湖南大学;2012年
4 高中伟;金属带式无级变速器控制策略的研究[D];吉林大学;2008年
5 张飚;金属带式无级变速器夹紧力控制策略的研究[D];江苏大学;2009年
6 冯挽强;金属带式无级变速器起步离合器控制策略的研究[D];吉林大学;2004年
7 冯绍富;金属带式无级变速器模糊可靠性优化[D];燕山大学;2011年
8 傅兵;CVT带轮变形及金属带轴向偏置研究[D];湖南大学;2011年
9 袁明;基于数控技术的CVT电液控制系统研究[D];吉林大学;2004年
10 赵雪剑;金属带式机械无级变速器的动力学特性及响应仿真[D];西安理工大学;2001年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978