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基于磁粉离合器的汽车起步控制策略研究

吴晓刚  
【摘要】: 磁粉离合器作为电磁离合器的一种,比常规的干式膜片弹簧离合器结构紧凑,其传递转矩与励磁电流具有很好的线性关系,而且控制方便,因此在微型车上的应用逐渐增多。对磁粉离合器接合控制进行深入研究,对于提高我国汽车关键零部件的研发水平,促进国产自动变速器的发展具有重要意义。本文针对国内外汽车离合器控制技术的发展现状,考虑了实际项目和理论研究相结合的需要,从提高离合器的接合品质和使用寿命的研究目标出发,对磁粉离合器的接合过程建模、离合器接合的优化控制、磁粉离合器电流精确跟踪控制以及电控单元的设计等方面进行了系统深入的研究。最后针对实验样车哈飞民意开发了磁粉离合器控制系统,并进行了相关的道路实验。 分析了磁粉离合器工作的原理及特性,利用实测数据建立磁粉离合器静特性模型。给出一种利用改进的BP神经网络建立发动机速度特性模型的方法,即以DA465Q发动机的部分速度特性实测数据作为训练样本,构建不同油门开度下的发动机的速度特性数学模型。在分析汽车传动系统动力学数学模型的基础上,建立了汽车起步过程的仿真模型,为控制算法的研究提供了平台。 研究了汽车起步磁粉离合器接合过程控制策略。通过分析汽车起步离合器的接合品质及影响接合规律的因素,提出了一种发动机局部恒转速与离合器变接合速度相结合的综合控制策略。 在离合器变接合速度控制中,针对模糊控制量化因子在线整定实现较困难问题,提出了一种基于粒子群优化模糊控制量化因子的控制算法,该控制算法与传统的模糊控制算法相比,汽车起步过程中发动机转速的超调大大减小,同时改善了车辆的最大冲击度和离合器的滑磨功。 针对磁粉离合器驱动电路存在的非线性以及汽车运行时复杂环境使其应用传统的PID控制难以在控制参数整定上达到最优的问题,依据神经网络收敛速度快,全局逼近能力强的优点,提出了基于径向基函数(Radial Basis Function)神经网络整定PID控制磁粉离合器电流的方法,该方法与传统的PID控制相比,抗干扰能力强,系统具有较好的自适应性,为实现电流的精确跟踪奠定了基础。 以Infineon XC164CM 16位单片机为核心,针对样车哈飞民意设计了磁粉离合器控制系统。对于汽车运行时恶劣的工作环境,考虑了电控单元的可靠性及抗干扰能力。 搭建了汽车传动系统台架实验平台,设计了道路实验辅助测试系统,并在实验样车哈飞民意HFJ6370G上进行了多种工况的起步实验研究。实验结果表明,控制系统对不同工况均具有较好的适应性。起步时,发动机转速波动小,车辆起步平稳,且能充分体现驾驶员意图。目前样车行驶已经超过了2万公里,系统运行良好,车辆的舒适性和安全性均达到了较好的效果。


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