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大功率AT换挡过程缓冲控制研究

王尔烈  
【摘要】:换挡过程缓冲控制是液力机械自动变速器的关键技术之一,也是换挡操作的基础。基于某重型越野车辆平台,以大功率AT为研究对象,以行星变速器为核心建立车辆动力传动系统模型;从提高车辆换挡品质出发,对换挡离合器及电液操控系统进行换挡过程缓冲建模与分析;基于油压估计方法和滑模控制理论,构建分阶段换挡过程缓冲控制模型,并通过仿真和试验验证,最后提出换挡品质进一步改善的措施。 首先,基于重型越野车辆平台建立了动力传动系统动力学模型。在完成动力传动系统匹配计算后,从运动学角度对行星变速器换挡离合器挡位组合及空挡状态进行了探讨;结合保守系统拉格朗日方程和集中质量法,建立了3自由度行星变速器动力学统一模型,并进行了模型验证分析;基于变速器动力学统一模型,计算了变速器在挡的旋转惯量,分别对12/34换挡过程进行了动力学分析与对比,为缓冲控制模型提供动力学依据和理论指导。 其次,进行执行机构换挡过程缓冲建模与分析。对旋转离合器和制动器结构进行分析研究,指出排油背压阀和平衡活塞的设计提高了换挡离合器活塞控制的精度,建立了换挡离合器统一模型,并讨论了主油压波动对换挡离合器活塞控制精度的影响;在对电磁阀-电磁调压阀缓冲调压特性分析及数据拟合的基础上,通过合理简化建立了带排油背压阀的二级阀控系统缓冲节流调压模型;最后对准备相充油过程进行了计算分析。 然后,构建了换挡过程分阶段缓冲控制模型。基于变矩器特性试验数据,提出换挡离合器油压估计方法,进而构建了转矩相缓冲调压闭环自适应控制模型;通过泰勒展开对变速器惯性相系统模型进行线性化处理,采用前馈与反馈相结合的方式,构建了惯性相滑模变结构控制模型;基于Matlab建立了换挡过程缓冲控制仿真模型,仿真验证了动力换挡过程缓冲控制模型的正确性和可行性,对控制模型的鲁棒性也通过变工况仿真进行了研究。 最后,结合变速器换挡过程控制特点,按照功能管理开发了模块化的TCM;实车试验结果进一步验证了换挡过程缓冲控制模型的正确性和可行性;通过合理设计试验方法,进行了2→1动力降挡过程试验,验证了控制模型能够提高换挡品质和车辆的动力性;基于试验数据分析和客观评价指标,进行了换挡品质特性分析,研究了进一步提高换挡过程控制品质的途径,并通过了仿真分析和实车试验验证。


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