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工程车辆四参数换挡单片机控制系统研究
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本站编辑：admin 日期： 2010-07-06 19:08 点击：次
【中文摘要】:
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【中文摘要】本文结合国家自然科学基金项目（59705005）“工程车辆液力机械传动系统的电子节能控制研究”及教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”，主要针对以往工程车辆液力机械传动系统，自动变速换挡规律的研究中把工作泵所消耗的发动机功率当作固定值考虑，没有反映工作泵消耗功率的变化情况，不能准确把握发动机功率的流向这一问题，提出了四参数换挡规律，并进行了系统的研究。主要包括以下内容： 1．综述车辆自动变速发展历程及分析工程车辆传动系统特性介绍了目前车辆自动变速器的特点，按照其不同的分类，综述了各自的特点及发展历程，以及国内、外的发展现状和发展趋势及在工程车辆中的应用情况。指出了工程车辆二参数和三参数的换挡规律存在的不足，即没有考虑工作泵所消耗发动机功率的变化，因而不能准确地把握发动机动力的流向，难以获得较好的自动换挡效果。同时还概括了工程车辆自动变速的关键技术，即包括换挡规律的确定，换挡品质的保证，系统可靠性技术和仿真与实验技术。并且阐述了液力变矩器的特性，研究它在工程车辆液力机械传动系统中的作用及外界负载的变化对其工况产生的影响，总结了以往解决液力变矩器效率低的方法。介绍了工程车辆自动变速系统的组成。2．换挡规律的研究介绍了工程车辆自动换挡原理（最佳动力性换挡原则，最佳经济性换挡原则）及二者之间的关系，并且提出了挡位决策原理。之后介绍了目前换挡规律的种类及其发展。汽车的换挡规律包括单参数换挡规律，两参数换挡规律，三参数换挡规律。但是由于工程车辆的特殊性，不能一成不变的把汽车换挡规律应用到工程车辆，所以分析了汽车换挡规律在工程车辆上的应用状况，比较了工程车辆的作业工况与汽车行驶工况的不同之处。概括了现有的工程车辆换挡规律主要采用的控制算法，并对这些方法的特点进行了简单的概述。从液力变矩器和变速器在车辆传动系统中的作用出发，通过<WP=71>对整个传动系统进行数学建模，深入地探讨了利用变速器换挡来控制液力变矩器在高效区工作可能性。并在此基础上得到了四参数换挡规律。总结归纳了四参数换挡规律的特点及意义。3．自动变速控制系统的计算机建模及仿真系统仿真是在系统分析与设计、新产品的开发、新理论的检验等方面进行研究时必不可少的研究工具和研究手段。文中阐述了将计算机仿真应用于自动变速系统开发中的目的和意义，概括了计算机仿真的基本内容，指出了计算机仿真与试验的关系。提出了本文的仿真任务，明确了建模原则，确定了仿真的结构，并根据建模假设条件，建立了车辆传动系统动力学模型。通过采用系统辨识的方法得到了发动机数学模型和液力变矩器数学模型；通过分析车辆的各种行驶阻力，得到了仿真系统的载荷模型；在此基础上建立了车辆传动系统的动力学方程。又根据四参数换挡规律确立了换挡控制模型，最后在Matlab/Simulink图形建模技术的支持下，进行了车辆传动系统动力学仿真实验。仿真实验的结果表明四参数换挡规律可以通过变速器换挡来保持液力变矩器在高效区工作。4．单片机控制系统的开发本文结合国家“211工程”所建大型设备“工程车辆电控系统试验台”，应用日立H8S/2626芯片，建立了单片机控制系统。在此控制系统中，由于要采集液力变矩器的涡轮转速和泵轮转速，以及工作泵的压力，发动机油门开度4个信号，并且考虑今后系统的扩展，设计了4路模拟信号输入接口，2路数字信号输入接口，2路中断输入接口，以及2路数字脉冲输出接口。开发中使用了HEW（Hitachi Embedded Workshop）作为软件系统开发工具，此工具类似于MCS-51系列单片机的Keil C51编译、调试软件，是基于C语言基础上的开发工具，应用灵活，使用简便。由于在程序中加入了在线控制与检测的功能，使单片机换挡控制实验简便易行，功能强大。为今后单片机换挡实验奠定了基础，为换挡规律的进一步开发、实验研究提供了方便有效的研究工具，对换挡规律研究成果的应用与转化具有十分重要的意义。
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