基于动力传动系统联合控制的装载机自动换挡系统开发

发布时间：2020-03-29 07:36

【摘要】：本文结合国家自然科学基金项目（50075033）“工程机械智能自动变速技术研究”，对ZL50轮式装载机的智能自动换挡技术进行了理论及工程应用研究。 笔者在全面总结前人研究成果的基础上，以ZL50轮式装载机为研究对象，从系统开发的角度，较为深入的论述了工程车辆自动换挡系统开发的整个过程，主要包括换挡控制策略的制定及基于该策略的智能化换挡控制系统的软硬件系统的设计和开发。此外，我们还通过计算机仿真及台架试验的手段对该系统的实际控制试验中所存效果进行验证，对在的问题进行了具体的分析和处理从而使该系统能更加稳定的工作。 全文共六章，以下我们将对各章所阐述的内容及所做的科研工作进行介绍。 绪论 本章首先介绍了车辆自动变速技术的发展历程及现阶段的发展状况，，然后，通过阐述工程机械液力机械传动系统所存在的传动效率低的缺陷，指出给工程车辆配置多挡位动力换挡变速器同时采用智能化自动换挡变速技术进行自动换挡是解决这一问题切实可行的措施，由此论述了工程机械自动换挡变速技术研究的深刻意义并进一步介绍了工程机械自动换挡变速系统的概念及设计原则；最后，明确提出了本论文的主要研究内容。 传动系统建模与动力性分析 本章的研究工作主要包括两方面的内容。首先，建立了ZL50轮式装载机的动力传动系统各组成要素的数学模型作为后续进行自动换挡系统换挡控制过程计算机仿真的理论基础；然后，具体论述了液力机械传动系统在实际工作中所存在的动力性不足的问题及改善措施，并进一步论证了采用多挡位动力换挡变速器及自动换挡技术这一方案的可行性。 智能化换挡控制策略研究 智能化换挡控制策略是进行自动换挡系统开发的理论基础，也是本论文的核心内容。笔者在深入研究车辆各种换挡策略的基础上，针对工程车辆作业过程复杂的特点，提出了基于动力传动系统联合控制思想的换挡控制策略。该策 WP=103 略将换挡控制过程分为最优挡位决策模块和换挡过程控制模块两部分。最优挡位决策模块要完成的任务是根据车辆在某一特定工况下的状态参数识别车辆当前的作业状态并判断该时刻的最优挡位；换挡过程控制模块完成的任务是根据最优换挡决策算法的推理结果，通过油门位置的实时调节对换挡过程进行控制，保证车辆传动系统处于最佳运行状态。该策略所采用的控制手段体现了传统控制思想与智能控制思想相结合的控制理念。 自动换挡控制系统开发 自动换挡控制系统是实现换挡控制策略的平台，本章主要介绍了轮式装载机自动换挡控制器硬件电路的设计及其软件系统的开发过程，在设计过程中采用模块化设计方法，对换挡系统的各个功能模块，从硬件电路设计到相关算法的程序实现都单独开发，然后以程序中断或子程序调用的形式与主程序有机的结合在一起，保证程序的可靠运行。 自动换挡系统仿真分析及台架试验 本章通过对我们所开发的ZL50轮式装载机自动换挡系统的换挡过程的计算机仿真分析及台架试验，进一步验证了我们所采用的换挡控制策略的可行性。考虑到台架试验中对负载的模拟与车辆在实际作业过程中所受的外界负载有所不同，而且台架试验没有使换挡控制器的智能化特征得到充分体现等因素，要使得该控制系统能在实际工程车辆上达到实际应用的程度，我们还需要做进一步的试验工作。 全文总结 本章论述了该论文的主要研究成果及创新思想。
【图文】：

那么，随外负载的变化相应调节油门开度能否提高装载机的传动效率呢？以下对这个问题作具体分析。图3-5为某一油门开度下柴油机与液力变矩器共同工作的输出特性曲线，假定在某一工况下，外载荷的阻转矩为Ｍ，则传动系统在图中的Ａ点处涡轮的输出转矩与阻转矩相等，处于稳定工作状态；随着工况的改变，当外界阻转矩增大时，涡轮输出转矩沿图中的转矩曲线向左上方移动 ，从而使得其输出转速降低，液力变矩器的传动效率也随之下降，从图中可知，当外载荷的阻转矩为 M1时，液力变矩器的传动效率低于 60％

4. 引入换挡过程控制仅仅依靠换挡来提高液力机械传动系统效率存在一些问题，如不能保传动系统更高效率的发挥，不能频繁换挡等。我们引入换挡过程控制正是了弥补这一不足，换挡过程控制包括两方面的内容：1. 当某一工况下，车辆需进行换挡时，在执行换挡的同时对油门开度进行节，使得换挡后传动系统处于最佳状态运行；2. 在两次换挡的时间间隔，通过油门开度的实时控制使传动系统始终运行最佳工作点附近。5. 动力系统传动系统联合控制的自动换挡系统设计思想以上我们分析了换挡和油门调节在改善液力机械传动系统效率和使用能方面的作用及产生这种作用的原因，笔者认为，综合应用这两种手段，别发挥各自的优势，将会进一步改善液力传动系统的性能，即在自动换挡统换挡策略中采用动力系统传动系统联合控制的设计思想，其特点如下：图 3-6 柴油机与液力变矩器共同工作的输出特性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH243

【引证文献】

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3 谢佩;基于模糊控制的轮式装载机电液限滑差速器性能仿真分析[D];浙江理工大学;2011年

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本文编号：2605671