动力换挡控制系统控制策略的研究

发布时间：2020-08-10 10:46

【摘要】：我国正在努力实现从农业大国到农业强国的跨越,对农业生产现代化技术发展的需求越来越高;作为生产活动中广泛使用的农业机械,拖拉机在换挡技术方面仍然处于以传统手动换挡为主的落后水平,不再符合农业机械现代化发展的趋势。本文将以国泰集团泰山系列手动换挡拖拉机为平台,结合变速器控制理论基础,运用模糊控制理论优化设计适合当前拖拉机的动力换挡控制系统及控制策略;将台架实验与实车试验相结合,实现动力换挡控制系统及控制策略的功能验证及参数测量;为拖拉机动力换挡提供了一种低成本、可靠、性能优良的解决方案。论文的主要研究内容如下:(1)研究分析拖拉机变速器换挡系统结构,明确拖拉机动力换挡控制系统的设计任务和思路。分析变速器换挡控制策略的类型和技术特点,研究传统换挡控制系统控制策略的理论基础,借鉴汽车自动变速箱的换挡控制策略,结合拖拉机低速大负荷的工作特点,充分考虑环境因素对拖拉机的影响,以模糊控制理论为基础,提出以油门变化率和滑转率为输入参数的模糊控制换挡策略。(2)在MATLAB/Simulink平台下建立拖拉机动力学模型和动力换挡控制策略模型;通过仿真试验验证模糊控制换挡策略的功能与先进性。采用基于模型的软件设计方法,分析研究动力换挡控制系统软件所需的驱动文件,完成控制器代码生成所需文件的编写和配置,实现换挡控制系统软件的代码自动生成,简化系统软件的开发流程,提高系统的可靠性。(3)结合实际情况在实验室及工厂均设计并制作台架实验台,通过台架试验和实车运行,获得大量的拖拉机运行数据,实现了拖拉机换挡控制策略的优化。试验结果表明:本文设计的动力换挡系统与传统手动换挡系统相比,平均缩短19.4%的换挡时间,减小换挡过程25.5%的冲击度,在耕地过程中平均节省2.16%的燃油消耗,验证动力换挡控制系统在实际应用中的价值,满足项目的实际需求。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;S219
【图文】：

图 2-1 手动换挡控制系统原理图免变速器出现自行换挡、脱挡现象的发生，在变速器结构各个拨叉轴的上表面设计有凹槽，凹槽上部带有自锁钢珠纵换挡手柄挂入某一挡位时，自锁弹簧将钢珠压进对应的脱挡等危险操作，实现自锁。同时在拨叉轴空挡位置处设中间有两个互锁钢珠，当进行换挡切换时，其中换挡拨叉压到另一根拨叉轴凹槽中，此时这根拨叉轴就无法换挡，行换挡操作情况的发生，实现拨叉轴间的互锁。图 2-2 为示意图。

图 2-1 手动换挡控制系统原理图避免变速器出现自行换挡、脱挡现象的发生，在变速器结构中在各个拨叉轴的上表面设计有凹槽，凹槽上部带有自锁钢珠和操纵换挡手柄挂入某一挡位时，自锁弹簧将钢珠压进对应的凹现脱挡等危险操作，实现自锁。同时在拨叉轴空挡位置处设计轴中间有两个互锁钢珠，当进行换挡切换时，其中换挡拨叉轴珠压到另一根拨叉轴凹槽中，此时这根拨叉轴就无法换挡，防进行换挡操作情况的发生，实现拨叉轴间的互锁。图 2-2 为变置示意图。

气动式换挡控制系统由电子控制单元对相应的气压电磁阀进行控行机构实现离合器分离与结合动作以及挡位的切换操作，其结构3 所示。但是电控气动式换挡控制系统由于需要在拖拉机上额外加储气罐配合，不但占用空间大、装配困难，同时气动系统还有长期生漏气等缺点，导致系统可靠性不高，不适用于苛刻复杂工况下的液动式换挡控制系统由电子控制单元对相应的液压电磁阀进行控行机构实现离合器的分离与结合以及挡位的切换操作，其结构示示。电控液动式换挡控制系统具有结构尺寸小、操作简便、系统使得在安装及使用过程中都能适应拖拉机的生产作业。

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本文编号：2787981