AMT离合器综合性能试验台设计开发与试验研究

为研究和验证电控机械式自动变速器(AMT)离合器自动控制策略,开发了AMT离合器综合性能试验台及其测控系统.通过改变惯量盘及加载电机负载力矩,可模拟不同挡住下的各种测试路况,实现对不同离合器结合速度下的车辆起步性能测试.试验结果表明,试验台可以测量AMT离合器控制策略所需要的相关性能参数,并验证所制定的离合器控制策略,为研制开发重型商用车AMT奠定了理论和试验基础.     

离合器试验系统机械惯量电模拟控制方法研究

为解决传统离合器性能试验系统中机械惯性飞轮组重量大、调整困难及存在惯量级差等问题,将机械惯量电模拟技术引入离合器试验系统。通过分析汽车行驶过程中受力情况,建立了离合器动力学模型,并结合离合器试验系统特点,提出了转矩反馈转速闭环控制的机械惯量电模拟控制方法,并在离合器试验系统中实现,与传统机械惯性飞轮组模拟的不同路况条件下离合器起步对比试验。试验结果表明:该控制方法能够较为准确地模拟离合器起步过程中转速、转矩变化特点。     

AMT下线检测试验台设计与开发

随着AMT控制技术的不断提升,如何快捷有效地进行AMT下线检测,成为AMT生产商日益关注的问题。设计并开发了AMT下线检测试验台及测控系统。试验台通过电机将动力由变速器输出轴输入,由惯量飞轮模拟整车惯量,从而模拟车辆稳速行驶时的工况,实现对变速器总成不同转速下的换挡测试。试验台测控系统采用Modbus协议实现了对变频器的控制,采用UDS协议实现了上位机与TCU的通信。测控系统采用LabVIEW开发,该软件在人工监控下,能自动完成变速箱的装夹、检测和拆卸,操作简便,为AMT的批量生产和检测节约了成本。     

基于最优控制的AMT/DCT离合器通用起步控制

依据自动变速器离合器从动侧运动状态判别离合器的起步与换挡状态,建立电控机械式自动变速器(Automated manual transmission,AMT)和双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)的离合器起步统一动力学模型,采用线性二次型最优控制方法,将冲击度转换为最优控制的约束条件之一,以滑摩功最小为目标,通过AMT离合器起步、DCT单离合器起步和DCT双离合器起步时的状态变量选择、参数设置和约束条件修改,实现了AMT和DCT统一的离合器最优起步控制.仿真与试验结果表明,上述方法能够实现AMT和DCT离合器起步控制的通用化,从而为AMT/DCT自动变速器通用开发平台的构建奠定了基础.     

干式双离合器自动变速器起步滑模变结构协调控制及实时优化

基于自主开发的5速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmission, DCT),为充分反映驾驶员意图并改善DCT车辆的起步性能,从系统层面探讨发动机与离合器间的协调控制问题,量化并给出起步过程发动机转速及离合器传递转矩的计算公式。考虑该5速干式DCT物理结构特征,建立4自由度起步动力学方程,并将其简化分别得到2自由度滑摩过程模型和单自由度在挡运行模型。借鉴预测控制思想并采用遗传算法,在线滚动优化确定发动机转速及车速目标跟踪曲线,并设计滑模变结构起步协调控制策略。在Matlab/Simulink软件平台上,对不同驾驶意图DCT车辆的起步性能进行仿真,在自行搭建的DCT电控单元硬件在环仿真试验台架上,对滑模变结构起步协调控制算法进行快速原型试验。仿真及试验结果表明,所设计滑模变结构伺服控制器不仅有效地体现了驾驶员起步意图,提高了DCT车辆起步性能,而且对车辆参数摄动具有较强的鲁棒性,同时可推广用于机械式自动变速器(Automated mechanical transmission, AMT)车辆的起步控制。     

纯电动客车AMT变速器试验控制系统开发

纯电动客车采用车载电机为整车提供动力,与之匹配的自动机械变速器(AMT)在结构、选换挡控制策略上较传统发动机用AMT有着较大差异,在研发过程中,传统的变速器试验台架已不能满足多参数协调控制试验的需求。以纯电动客车AMT在设定工况下进行自动换挡试验为目标,采用嵌入式PXI平台设计开发基于CAN通讯网络的纯电动客车AMT试验控制系统,可实现AMT选换挡控制器TCU,功率输入模拟电机,负载模拟测功机等部件间的实时通讯和协调控制,能有效完成纯电动客车AMT变速器的选换挡性能试验。试验运行结果表明,该控制系统可对纯电动客车AMT选换挡性能进行有效测试。     

双离合器自动变速器双离合器起步与换档的反馈线性化控制的研究

对理想发动机飞轮转速与理想离合器从动片转速的精确跟踪是提高双离合器式自动变速器(DCT)起步与换档品质的关键。针对DCT在起步与换档时离合器接合过程的仿射非线性动力学模型,利用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统拓扑等价为完全可控型线性化系统并对该线性系统实施PID控制。仿真结果表明:起步与换档时的仿射非线性系统稳定、跟踪性态良好。     

离合器起步控制策略

AMT自动变速器配置有离合器伺服控制系统。离合器起步及换挡品质主要取决于离合器伺服控制系统控制结合时间以及作用力大小控制。因此有必要对离合器的结合特性进行研究,以保证获得良好的起步平顺性及快速性。提出的控制策略包括满足同步要求的速度控制和满足平顺性要求的转矩控制,并且设计了转矩观测器。建立了SIMULINK模型,仿真结果表明本控制策略能同时满足快速性和平顺性要求,提高了自动变速器的工作性能。这对我国进行AMT系统的自主创新开发具有重要意义。     

DCT起步模糊控制研究及仿真分析

探讨了汽车双离合器自动变速器的起步控制技术,以提高汽车起步品质和减小起步离合器片的磨损为原则,提出了基于发动机局部恒转速和起步时采用两个离合器同时参与起步过程并最终只用Ⅰ挡完成起步的起步控制策略,建立了以驾驶员意图和车辆载荷为输入的两离合器接合程度模糊控制器,设计出驾驶员意图、离合器主从动盘的转速差和发动机实际转速与目标转速的差值为输入的离合器接合速度模糊控制器,控制两个离合器分离、接合的时刻与速度。通过对DCT的起步过程仿真分析,并与机械自动变速器AMT的单离合器起步的结果进行了对比。结果表明,采用所设计的起步控制策略能够有效地提高汽车的起步品质。     

基于滑模变结构的DCT车辆双离合器起步控制研究

对双离合器式自动变速器(DCT)的结构特点进行分析,利用Matlab/Simmechincs建立起步过程中DCT车辆的物理模型。分析车辆起步时发动机输出转矩和发动机转速的变化规律,实现发动机恒转速起步。根据发动机的输出转矩、离合器传递转矩、离合器滑差率以及车辆的阻力矩建立了滑模控制器,控制输出离合器控制油压。制定双离合器同时接合的起步和l挡单离合器结合起步控制策略,在轻载、中载和重载三种工况下对车辆起步进行仿真,从而验证滑模控制器的正确性,并以离合器结合时间、起步平顺性以及离合器滑模功为评价指标。最后,在轻载工况下,将滑模控制器控制双离合器起步与PID控制双离合器轻载进行仿真对比。仿真结果表明,滑模控制器能够实现DCT车辆平稳起步,并且双离合器起步可以缩短起步时间,可以减少单个离合器滑摩功,有利于提高离合器的寿命。     

AMT换挡性能试验台设计与开发

论文分析了换挡时间、选换挡位移、换挡力对AMT换挡性能的影响,并以这三方面为AMT换挡性能的检测指标设计开发了AMT换挡性能试验台及其测控系统。试验台通过电机将动力由变速器输出轴输入,可以模拟车辆稳速行驶时工况,实现了对变速器总成不同工况下的换挡性能测试。试验结果表明,试验台可以检测AMT换挡性能的相关参数,为研制开发、批量生产AMT提供了一定的试验依据。     

电动工具检测技术──磁滞测功机及微机辅助试验系统研究

磁滞测功机及微机辅助试验系统是一套高精度、快速自动测试电机产品各种特性参数的综合测试台,应用于国防、科研、大专院校、国家及地方计量、商检、产品质量检验机构等,对电动工具、家电、微电机行业等产品测试检验。该系统通过微机程序控制,自动对被测电机施加电压、启动电机并带动磁滞测功机旋转;按程序进行空载、负载、温升试验,在整个试验过程中,可连续测得被试电机的输入参数和输出参数,其中包括电流互、电压U、输入功率W、功率因数Cos4、转矩M、转速n、输了功率P以及效率可,由微机进行数据处理,自动打印试验报告,描绘出n…     

模拟发动机驱动的变速器传动系统动态性能台架试验

提出一种由传动系统动态性能试验台输入电机模拟发动机驱动变速器的动态耐久试验。该试验台驱动电机采用了一台低惯量、高动态永磁电机来模拟发动机。为了能使该电机精确地模拟发动机的动态特性,基于发动机特性曲线并模拟实车阻力结合整车道路载荷谱的使用、控制,实现了电机模拟发动机的动态试验。     

干式DCT变速HEV换档过程鲁棒优化控制

针对双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)变速弱混合动力轿车,考虑到起动发电一体化电机(Integrated starter and generator,ISG)转矩响应特性较快、转速/转矩控制精度高等特点,对其介入到换档过程时不同动力源输出转矩和离合器传递转矩协调鲁棒控制问题进行研究。建立体现DCT换档切换过程阶段差异性的动力学模型;考虑转矩相的离合器执行机构的响应能力和惯性相的模型不确定性和外界干扰(转速量测噪声和发动机转矩响应滞后),优化决策了动力源合成转矩;在需求转矩切换阶段,切换发动机转矩至驾驶员需求水平并退出ISG电机;基于系统效率最优对动力源合成转矩进行分配。基于Simulink的仿真试验表明所提出的换档控制策略能有效协调控制动力源转矩,并对模型不确定性和干扰有较强的抑制能力。为进一步验证策略进行的动态台架试验表明,所设计的转矩协调控制策略有效地解决了DCT换档过程中ISG电机、发动机以及双离合器之间的实时转矩协调控制问题,使其具有较好的换档品质。     

摩托车片式离合器性能综合测试系统

开发了摩托车片式离合器综合测试系统,详细介绍了测试系统的工作原理和技术特点.测试系统采用2台变频电机分别驱动,能够进行静摩擦力矩测量、动摩擦力矩测量,以及离合器分离过程试验, 提出了一种离合器的轴向压紧力的测量方法.利用磁粉制动器和惯性轮,分别模拟摩托车在4°35′坡道上、处于满载常用起步档时折算到离合器的坡道阻力矩和当量惯量,进行离合器耐久试验,试验表明,测试系统可靠性高,测量精度高.     

基于“虚拟离合器”的混合动力车辆AMT换挡过程控制

自动机械变速器(Automatic mechanical transmission,AMT)是单轴并联混合动力系统中的核心部件,对其换挡过程的快速、精确控制直接决定着混合动力系统的加速性、经济性、使用寿命以及可靠性。一种基于"虚拟离合器"技术的混合动力系统AMT换挡过程控制方法可以充分保证其性能。该方法的五个时序进行详细论述,并分别提出各个阶段的核心控制问题。基于该单轴并联混合动力系统的结构特点,建立以考虑传动系统中驱动轴扭转振动特性的动力学模型,在此基础上,推导出可用于换挡过程控制的机械自动变速器中传递转矩的近似数学模型;通过试验验证该模型可以有效控制变速器传递的转矩,降低摘空挡后变速器输出轴转速的振荡。实车试验表明以变速器传递零转矩为目标的"虚拟离合器"技术可以有效应用于AMT的换挡过程控制。该技术的应用可以实现AMT无离合器操控的换挡过程,能够有效缩短换挡过程动力中断的时间,降低换挡过程车速的振荡,提高AMT系统的换挡品质。     

湿式离合器接合特性试验研究

湿式离合器是装甲车辆动力换挡的关键部件,随着综合传动系统转速和功率密度的提高,接合特性与摩擦副过度磨损、局部烧损、钢片翘曲等失效问题密切相关。针对湿式离合器的接合过程,设计并搭建了多模式加载试验台,采用机械惯量、电涡流测功机及制动装置作为负载模拟装置,针对不同转速和控制油压下的湿式离合器接合特性开展了试验研究。通过制动装置固定从动端,改变不同的滑摩转速和控制油压,测得对应的稳定滑摩转矩,推导出相应的动静摩擦因数。研究有助于进一步掌握该型湿式离合器的传动特性,评估其服役性能。     

干式DCT双离合器联合起步最优协调控制

基于自主开发的6速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmission, DCT),提出基于极小值原理的双离合器联合起步过程发动机和双离合器转矩协调最优控制算法。在起步滑摩阶段,以滑摩功和冲击度为性能指标,在反映驾驶员意图的终端约束下,采用极小值原理和改进的发动机恒转速控制,研究并确定起步过程中双离合器,发动机转矩及其转速。根据起步控制目标,确定分离离合器分离条件和离合器的转矩分配关系。在需求转矩切换阶段,将发动机输出转矩平滑切换到驾驶员需求转矩。在Matlab/Simulink软件平台上,搭建DCT车辆双离合器联合起步控制仿真模型,对不同驾驶意图和起步档位下DCT车辆的起步过程进行仿真。结果表明,所提出的基于极小值原理的发动机和双离合器转矩协调控制策略,有效地保证双离合器联合起步品质,反映起步意图,延长离合器使用寿命。将所得的离合器最优转矩控制律转化为离合器位置控制律,在离合器伺服控制试验台架上进行离合器位置闭环控制,得到较好的跟踪效果。     

干式双离合器自动变速器换档过程离合器传递转矩估计

双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)换档过程控制的关键在于发动机、双离合器间的协调控制,以及各离合器传递转矩和发动机输出转矩的精确闭环控制,而离合器转矩闭环控制的实施及控制精度则完全依赖于其传递转矩的实时有效估计。针对6速干式DCT,设计了换档过程离合器以及发动机的协调控制策略;基于双遗忘因子的递推最小二乘法对车辆行驶阻力矩进行估计,同时搭建高阶滑模观测器对发动机以及输出轴的角加速度进行重构,并设计未知输入观测器估计离合器传递转矩;基于自主设计的干式DCT动态试验台架,对所设计的离合器传递转矩估计算法进行台架试验验证。仿真以及试验结果表明:所采用的高阶滑模观测估计算法以及未知输入观测器能有效地估计换档过程中离合器实际所传递的转矩,为后续进一步改善干式DCT样车换档品质奠定了基础。     

自动变速器动态负载模拟虚拟试验方法研究

动态负载模拟是室内台架试验关键技术,也是考核自动变速器综合性能重要手段。研究针对EM-CVT负载模拟方法,采用MATLAB/Simulink建立自动变速器动态负载模拟系统数学模型,结合转速跟踪控制算法,实现EM-CVT动态负载模拟。研究参考部分NEDC城市循环工况,进行了虚拟试验,采用EPA性能指标对系统性能进行了评估,结果表明系统能够平稳运行,电机转速、转矩能够快速响应模型指令,电机平稳运行时转速相对误差不超过1%,转矩最大相对误差为8%,转速、转矩指令值与电机响应值估量标准差SE分别为4.3 r/min、17.7 N·m,可决系数r~2分别为0.99、0.91,均优于EPA相关性能指标。