AMT电动离合器控制系统研究

发布时间：2017-09-08 09:41

  本文关键词：AMT电动离合器控制系统研究

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【摘要】：电控机械式自动变速器(AMT,Automated Mechanical Transmission)是在传统的机械式变速器的基础上,取消了离合器踏板,加装微机控制系统而形成的自动变速器,从而实现了离合器控制与选换挡控制的自动化。其中,离合器控制是AMT的核心技术之一,其性能的好坏直接影响AMT性能的优劣。本文对AMT电动离合器控制系统展开研究,主要内容有以下几个方面:(1)以膜片弹簧离合器为研究对象,研究了离合器工作特性,建立了膜片弹簧弹性特性模型与离合器转矩传递模型。通过分析离合器接合过程和动力学研究,得出了最佳接合规律,在此基础上提出了分段控制方案,即:在半接合阶段,为降低离合器的接合冲击,以冲击度限制下的最大接合速度接合离合器;在完全分离和完全接合两个阶段,以无冲击度限制的最大接合速度接合离合器。(2)根据执行机构的设计要求,以蜗轮蜗杆和齿轮齿条为传动方案,设计了执行机构各零部件尺寸参数。然后,运用UG软件对离合器和执行机构各零部件进行了三维建模。选择无刷直流电机为驱动电机,确定了电机技术参数,并结合其工作原理,建立了电机的数学模型。最终,建立了整个电动执行机构的数学模型。(3)进行了PID控制算法研究,针对接合速度的控制,提出积分分离PID控制方法,设计了速度和电流双闭环控制器。在MATLAB/Simulink中建立了电动离合器控制系统模型,并以接合过程为例,进行了控制系统仿真。仿真结果表明,所设计的控制系统模型具有良好的动态响应,实现了接合速度和接合位移的精确跟踪,较好地满足了控制要求。(4)为了进一步验证控制系统设计的有效性,选择d SPACE DS1401处理器和DS1505 I/O板,研究了硬件电路结构与原理,建立了基于Simulink和RTI的控制系统模型,利用RTW生成了实时控制代码,并运用Control Desk进行试验调试,完成了快速控制原型试验。结果表明,所设计的控制器满足离合器对接合速度和接合位移的控制要求。
【关键词】：AMT 电动执行机构 离合器控制系统 dSPACE仿真试验
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.211
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 AMT简介与关键技术12-16
• 1.1.1 AMT简介12-14
• 1.1.2 AMT关键技术14-16
• 1.2 AMT的研究现状16-17
• 1.2.1 国外AMT研究现状16
• 1.2.2 国内AMT研究现状16-17
• 1.3 课题研究意义17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第二章 离合器特性与接合控制规律研究19-38
• 2.1 离合器工作特性研究19-29
• 2.1.1 膜片弹簧的弹性特性20-25
• 2.1.2 离合器转矩传递特性25-29
• 2.2 离合器接合控制规律29-36
• 2.2.1 离合器控制评价指标29-30
• 2.2.2 离合器接合过程分析30-34
• 2.2.3 最大接合速度计算34-36
• 2.2.4 控制方案36
• 2.3 本章小结36-38
• 第三章 电动执行机构设计38-55
• 3.1 执行机构设计38-46
• 3.1.1 结构与传动形式选择38-39
• 3.1.2 蜗杆传动设计39-42
• 3.1.3 齿轮齿条设计42-44
• 3.1.4 驱动电机的选择44-46
• 3.2 离合器系统三维建模46-48
• 3.2.1 离合器系统各零部件建模46
• 3.2.2 离合器系统装配模型46-48
• 3.3 执行机构数学建模48-50
• 3.3.1 蜗轮蜗杆和齿轮齿条数学模型48-49
• 3.3.2 电机等效转动惯量49-50
• 3.4 无刷直流电机工作原理50-51
• 3.5 无刷直流电机数学模型51-54
• 3.5.1 电压方程51-53
• 3.5.2 转矩方程53
• 3.5.3 电机运动方程53-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 控制器设计与仿真55-73
• 4.1 执行机构控制方法研究55-60
• 4.1.1 控制目标55
• 4.1.2 PID控制算法55-60
• 4.2 控制器设计60-61
• 4.2.1 控制器结构设计60-61
• 4.2.2 电流控制器设计61
• 4.2.3 速度控制器设计61
• 4.2.4 位置反馈控制61
• 4.3 电动离合器控制系统模型建立61-68
• 4.3.1 控制系统子模型建立62-68
• 4.3.2 控制系统整体模型建立68
• 4.4 控制系统仿真与分析68-72
• 4.4.1 无冲击度限制的仿真与分析68-70
• 4.4.2 加上冲击度限制的仿真与分析70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 基于dSPACE的离合器控制系统试验73-85
• 5.1 dSPACE仿真系统介绍73-74
• 5.1.1 dSPACE硬件系统73-74
• 5.1.2 dSPACE软件环境74
• 5.2 dSPACE仿真平台开发流程74-75
• 5.3 dSPACE仿真平台硬件电路75-79
• 5.3.1 驱动电路75-78
• 5.3.2 电流检测电路78-79
• 5.3.3 电源电路79
• 5.4 基于dSPACE RTI的控制系统建模79-81
• 5.5 实时代码生成81-82
• 5.6 试验调试与结果分析82-84
• 5.6.1 试验调试82
• 5.6.2 试验结果分析82-84
• 5.7 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果90-91
• 致谢91-92

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本文编号：813292