汽车AMT电控单元虚拟试验系统的研究

【摘要】： 机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission，简称AMT)的开发对于减轻驾驶员劳动强度、提高车辆的动力性和经济性有重要意义。虚拟试验技术作为一种先进的计算机仿真技术，它可以迅速完成试验，缩减开发时间和费用。利用虚拟试验技术，可以开发出能够进行AMT电控单元ECU(Electronic Control Unit)调试、检测及性能评估的虚拟环境，这对于高效、低成本地进行AMT电控单元的开发和研制起到相当重要的作用。 本文首先在系统分析和方案设计的基础上，提出了利用硬件在环仿真HILS(Hardware In the Loop Simulation)技术来构建AMT电控单元虚拟试验系统的方法，将数据采集卡、计算机、AMT电控单元等硬件和发动机、底盘的仿真模型相结合构成硬件在环仿真系统。 其次，建立了发动机的部分速度特性模型和万有特性模型；为了更好的反映发动机的实际工作特性，将油门开度作为一个重要参数参与建模，并对发动机变油门的情况进行了研究；结合转矩曲面和整车动力学方程，采用微区间逼近法确定了发动机变油门过程仿真方法；开发了发动机试验测控软件，利用该软件进行了发动机空载响应试验、发动机不同油门开度试验和油门阶跃变化试验，并对实际试验数据和数学模型计算数据进行对比；在VC++平台上开发了发动机特性仿真模块，在系统中用软件实现了变油门控制发动机特性的功能。 第三，对最佳动力性换挡规律和最佳经济性换挡规律进行了分析，探讨了AMT理想工作过程模型。对动力性和经济性评价参数的计算模型进行了推导，编制了这两种参数的计算程序。 第四，建立了离合器的接合过程模型，对离合器接合过程中的冲击度和滑磨功进行了研究。编制了离合器接合过程中冲击度和滑磨功求解的仿真程序。对不同挡位离合器接合的冲击度进行了研究，并根据试验结果提出了不同挡位离合器接合过程的优化控制准则，该准则对实现离合器的优化控制具有指导意义。 最后，在上述理论的基础上开发出了具有Windows界面风格的图形用户界面的AMT电控单元虚拟试验系统。通过与电控单元联合调试表明，开发出的AMTVTS可以产生AMT电控单元调试时所需要的发动机转速和车速信号，同时获取电控单元的动态变化信号，实现信号的产生、采集、分析、处理、显示和存储功能，可以对现有电控单元的工作过程进行跟踪，动态反映AMT电控单元中的控制规则对车辆的动力性和经济性的影响。所开发的虚拟试验系统可以辅助AMT电控单元ECU的调试和开发，对于改进AMT电控单元的设计有重要意义。