混合动力汽车起步过程离合器建模与控制

【摘要】：混合动力汽车由于其能耗低、排放小等特点,已成为当前世界汽车发展趋势。机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,简称AMT)是混合动力汽车的理想传动装置,具有结构紧凑、性能优良、易于电控、成本低、效率高、有害气体排放低等优点,是混合动力汽车的关键研究技术之一。 离合器的起步控制是机械式自动变速器AMT的一项关键控制技术,AMT常用的起步装置包括液力变矩器、电磁离合器、湿式多片离合器等。湿式多片离合器以其独有的特性,更高的效率和更低的价格,已广泛应用于各类汽车上。本文在国家高技术研究发展计划(863计划)支持下,以AMT湿式多片离合器及其执行机构为研究对象,进行了基于模糊控制策略的离合器及整车起步的理论与实验研究,论文主要工作: 首先,介绍了湿式离合器的结构和工作原理,推导了离合器起步的数学模型,得出合理控制离合器的主、从动片间正压力及其变化率成为汽车起步时离合器控制的关键参数,并在MATLAB/Simulink中建立了离合器的动力学模型;通过对离合器起步电-液控制系统进行分析,在MATLAB/Simulink中建立了液压控制系统模型。 其次,提出了由油门踏板开度和踏板开度变化率为输入变量,建立了模糊规则表,设计出起步时间的模糊控制器,从而建立离合器目标结合压力的控制模型。并于离合器动力学模型、液压控制系统模型一起建立了汽车起步的整车模型,对不同起步工况进行了仿真和分析。 再次,在AMT试验台架上,通过控制高速开关阀的占空比来实现对结合压力的控制,得到了台架试验时起步的转速、转矩、离合器压力图。试验数据与仿真结果存在一些误差,但两者的变化趋势是一致的。仿真和台架实验表明,基于模糊控制策略所开发的AMT起步控制器能够满足过工程需要。 最后,将起步目标压力模糊控制策略应用于混合动力汽车AMT中进行了路面试验,试验结果证明该控制算法能满足整车起步各项使用性能。 【关键词】：混合动力汽车 离合器 起步 模型 模糊控制 试验
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.211
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 混合动力汽车12-14
• 1.1.1 开发混合动力汽车的必要性12
• 1.1.2 混合动力汽车简介及国内外发展状况12-14
• 1.2 自动变速器14-20
• 1.2.1 AMT的发展14-16
• 1.2.2 AMT的控制问题16-20
• 1.3 课题研究意义和主要内容20-21
• 第二章 湿式离合器原理21-29
• 2.1 AMT上的离合器21-23
• 2.1.1 电磁离合器21-22
• 2.1.2 液力变矩器22-23
• 2.1.3 湿式多片离合器23
• 2.2 湿式多片离合器的结构和工作原理23-26
• 2.2.1 湿式多片离合器的结构23-24
• 2.2.2 湿式多片离合器的工作原理24-26
• 2.3 起步离合器的控制策略26-28
• 2.3.1 比例控制策略26-27
• 2.3.2 模拟控制技术27
• 2.3.3 模糊控制27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 AMT离合器起步结合动力学建模29-41
• 3.1 离合器结合分析29-30
• 3.2 离合器起步结合过程的影响因素30-32
• 3.2.1 发动机的油门开度30-31
• 3.2.2 变速器的速比31
• 3.2.3 发动机转速31
• 3.2.4 油门踏板的变化率31
• 3.2.5 坡度与载荷31-32
• 3.3 离合器结合过程的动力学建模32-33
• 3.4 湿式离合器结合过程中各力矩的确定33-37
• 3.4.1 发动机输出转矩的确定33-35
• 3.4.2 摩擦片瞬时力矩的确定35-36
• 3.4.3 离合器阻力矩的确定36-37
• 3.5 离合器起步性能评价指标37-38
• 3.6 离合器动力学模型MATLAB/Simulink建模38-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第四章 AMT起步离合器液压控制系统41-51
• 4.1 AMT控制系统41-43
• 4.1.1 机——液控制系统41-42
• 4.1.2 电——液控制系统42-43
• 4.2 起步离合器液压控制系统43-44
• 4.3 离合器液压系统的数学模型44-46
• 4.4 离合器液压系统的传递函数46-48
• 4.5 离合器起步结合的仿真模型建立48-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 AMT起步离合器模糊控制技术51-72
• 5.1 模糊控制的基本原理51-54
• 5.1.1 模糊控制系统的组成52-53
• 5.1.2 模糊控制器的基本结构53-54
• 5.2 模糊逻辑技术的优越性54-56
• 5.3 离合器起步模糊控制系统的建立56-63
• 5.3.1 模糊控制输入、输出量的确定56-57
• 5.3.2 语言变量的模糊化57-63
• 5.4 离合器起步结合目标压力的确定63-68
• 5.5 整车起步过程的MATLAB/Simulink仿真68-71
• 5.5.1 仿真模型建立68-69
• 5.5.2 不同起步条件下仿真结果分析69-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第六章 离合器控制系统实验72-81
• 6.1 AMT台架实验系统72-75
• 6.1.1 实验装置72
• 6.1.2 液压控制系统72-73
• 6.1.3 试验系统硬件设计73-75
• 6.2 离合器控制实验75-80
• 6.2.1 高速电磁开关阀的结构和特性分析75-78
• 6.2.2 试验结果及分析78-79
• 6.2.3 实车测试结果与结论79-80
• 6.3 本章小结80-81
• 第七章 全文总结与展望81-83
• 7.1 本文完成的主要工作81-82
• 7.2 需进一步研究的工作82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87
• 硕士期间发表的论文87

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