大功率液力机械式自动变速器换挡控制策略研究

发布时间：2017-08-09 10:20

  本文关键词：大功率液力机械式自动变速器换挡控制策略研究

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【摘要】：液力机械式自动变速器(AT自动变速器)具有优异的扭矩传递能力、良好的换挡品质、平稳的起步能力和优秀的加速性能等优点,这使得大功率AT自动变速器成为了越野车、工程车、高端商用车等重型车辆的首选。换挡控制技术是AT自动变速器的核心,本文结合吉林大学与中国第一汽车股份有限公司技术中心合作的项目,开展大功率AT换挡控制策略的开发研究。以1.简洁有效的整车动态模型、2.摩擦片工作特性、3.分离离合器准确分离、4.惯性相输出扭矩最优这4个关键技术为研究重点,开展本文工作,最终获得具有良好换挡品质的AT换挡控制策略。以某液力机械式自动变速器为控制对象,分析高速开关电磁阀、功率放大阀(换挡阀)、离合器以及行星齿轮机构的结构以及工作原理,分别对它们进行动态建模,研究其工作特性并建立整车动力学模型。搭建试验台架,研究换挡执行机构的输入输出特性,试验验证上述模型的正确性。最后对摩擦片进行试验,研究其在不同转速、温度、面压下的摩擦系数特征。以整车动力学模型为平台,2挡至3挡动力升挡为例,研究AT自动变速器换挡过程分离与结合两个离合器的工作特性,基于此,把AT换挡分为4个过程,并用杠杆法研究其中的扭矩相和惯性相离合器分离与结合过程的扭矩传递特性。基于换挡过程离合器的扭矩传递特性,提出AT换挡控制策略,其由分离控制策略与结合控制策略两部分组成,分别把两个控制策略划分为若干阶段,研究了每个阶段的控制目标,每个阶段依次进行并按条件触发结束或开始。在扭矩相提出分离离合器滑摩,并基于滑摩研究分离离合器控制策略,实现分离离合器的准确分离。在惯性相输出扭矩影响换挡品质,研究了基于最优输出扭矩的结合离合器的控制策略。运用层次分析法分析3个换挡品质评价指标的权重,对评价指标量化并归一化,便于换挡品质的对比分析;运用正交试验设计研究不同输出扭矩下的换挡品质,得到最优换挡品质下的输出扭矩,转换该最优的输出扭矩得到最优的涡轮转速梯度,以实际涡轮转速梯度与最优涡轮转速梯度的误差为输入量对结合离合器压力进行PI控制,实现对结合离合器压力的精确控制,获得最优输出扭矩以及最佳的换挡品质。以整车动力学模型为平台,验证了换挡控制策略的正确性;基于快速原型d SPACE进行大功率越野车道路试验,研究了换挡过程中各参数的工作特性与换挡品质并把原车控制策略的换挡品质作为实验指标,试验表明自主开发的大功率AT换挡控制策略实现了换挡功能并达到了实验指标,成功验证了控制策略的可行性。
【关键词】：大功率AT 动态建模 摩擦片特性 换挡控制策略 正交试验设计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.221
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国内研究现状11-12
• 1.2.2 国外研究现状12-13
• 1.2.3 AT换挡关键技术13
• 1.3 本文主要研究内容13-17
• 第2章 大功率AT建模及关键部件试验研究17-45
• 2.1 液力机械式自动变速器17-20
• 2.1.1 自动变速器结构17-18
• 2.1.2 自动变速器工作原理18-20
• 2.2 大功率AT电液换挡控制系统20-28
• 2.2.1 电液换挡控制系统20
• 2.2.2 液压建模基本公式20-21
• 2.2.3 液压换挡执行机构建模及工作特性21-28
• 2.3 离合器建模及工作特性28-32
• 2.3.1 离合器执行机构28-31
• 2.3.2 摩擦副31-32
• 2.4 行星齿轮机构动力学建模32-36
• 2.4.1 行星传动原理32-33
• 2.4.2 行星齿轮动力学建模33-36
• 2.5 整车动力学模型36-38
• 2.6 关键部件试验研究38-44
• 2.6.1 液压执行机构台架试验38-42
• 2.6.2 摩擦片工作特性试验42-44
• 2.7 本章小结44-45
• 第3章 AT换挡过程分析45-53
• 3.1 杠杆法45-47
• 3.1.1 行星排杠杆化45-46
• 3.1.2 杠杆法则46-47
• 3.2 AT离合器-离合器式换挡过程分析47-52
• 3.2.1 AT换挡过程仿真分析47-48
• 3.2.2 低挡运行48-49
• 3.2.3 扭矩相49-50
• 3.2.4 惯性相50-51
• 3.2.5 高挡运行51-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 AT换挡控制策略与仿真分析53-79
• 4.1 结合离合器控制策略53-58
• 4.2 基于最优输出扭矩的结合离合器惯性相控制策略58-70
• 4.2.1 换挡品质评价指标60-61
• 4.2.2 评价指标的权重分析61-65
• 4.2.3 正交试验优化设计寻优65-68
• 4.2.4 基于涡轮转速梯度的闭环控制策略68-70
• 4.3 分离离合器控制策略70-75
• 4.4 AT换挡过程仿真分析75-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 整车试验79-89
• 5.1 d SPACE控制系统79-81
• 5.2 整车道路试验81-87
• 5.3 本章小结87-89
• 第6章 全文总结与展望89-91
• 6.1 全文总结89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-97
• 附录97-99
• 致谢99

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本文编号：644772