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《华中科技大学》 2010年
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金属带式无级变速器控制系统和控制策略研究

杨新桦  
【摘要】:金属带式无级变速器(CVT)与其他种类的变速器相比较,由于其速比在连续变化的同时能保证动力传递的不间断,因此能够保证发动机在运转过程中始终保持在最佳的工况下运行,而控制系统和控制策略是其实现这一优势的保证。机械电子控制的金属带式无级变速器(EMCVT)相对于传统液压电子控制方式的无级变速器,由于去掉了需要持续耗油的油泵,将大大提高使用这种新型变速器车辆的经济性。该种类的变速器国内外尚未见到比较成熟的方案和设计,本文研究了CVT速比变化的特性,给出了速比控制基本逻辑,在此基础上提出了系统分析和制定CVT控制策略的方法,完成了电机控制的机械电子CVT的控制系统,。论文主要进行了以下几个方面的工作: (1)通过对EMCVT模型的分析,研究了CVT速比变化特性,给出了速比控制的控制逻辑;研究了速比控制电机不同转速对车辆加速度的影响,给出了控制电机选择的理论依据。 (2)建立了系统化的控制任务分析方法,将金属带式无级变速器的控制任务划分为工况识别,控制策略和系统执行三个层次,简化了控制系统逻辑关系,为控制策略的实现奠定了理论基础;针对金属带式无级变速器复杂的控制工况,将工况识别问题分为驾驶意图识别、车辆状态识别与传动系统状态识别三部分,并给出了EMCVT的模糊控制的判定依据和规则,从理论上系统地建立了层次化的工况识别方法; (3)建立了发动机—EMCVT传动系统动力学模型,按照上述控制策略的实现方法建立了Simulink仿真模型,并利用该模型对起步离合器控制策略、速比控制策略进行了初步验证。通过仿真实验,对控制器中各个模糊控制器的参数进行了初步校正和调整;仿真结果证明控制策略能够处理比较复杂的工况,在普通工况下保证了发动机经常处于经济转速下工作。 (4)完成了电机控制的金属带式无级变速器的控制系统的软硬件的集成,并利用实验台架进行了传感器标定和参数校正;搭建了发动机—EMCVT试验台架,在该台架上进行了控制系统基本功能试验,对控制策略进行了初步验证。 通过以上工作得到如下结论: (1)机电控制的金属带式无级变速器较之传统电液控制方式,为进一步提高装备无级变速器车辆的经济性提供了可能。试验证明,采用电机控制的金属带式无级变速器的控制系统是一种切实可行的控制方法,这种新型变速器将成为未来无级变速器发展的方向。 (2)层次化的工况识别和控制策略分解方法的提出,完整地分析了控制系统需要完成的任务,为EMCVT控制系统设计和控制策略的研究奠定了理论基础。 (3)模糊控制的方法能够更好地发挥EMCVT的优势,获得比较好的控制效果。 (4)按照上述方法设计完成的EMCVT控制系统和控制策略通过仿真实验和台架试验,证明能够有效地完成基本控制功能,控制系统满足装车试验的基本要求。
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