无级变速器金属带滑移特性试验研究

为提高金属带摩擦传动的效率,改善搭载无级变速器的车辆的燃油经济性,研究金属带的滑移特性。搭建金属带滑移特性试验台架,通过台架试验,研究不同速比、不同夹紧力与不同主动轮转速三种工况下滑移率与摩擦因数关系的滑移特性,试验结果表明在滑移率的前段区间,摩擦因数随滑移率增加而快速增加,在滑移率的后段区间,摩擦因数保持稳定并有减小的趋势;速比对滑移特性影响明显,同一滑移率,速比越小,摩擦因数越大;夹紧力与主动轮转速对滑移特性的影响可以忽略。根据滑移特性的试验结果,提出目标滑移区域的定义——滑移效率限制区域(Slip efficiency limit region,SELR)与滑移磨损限制区域(Slip abrasion limit region,SALR)。为高效率的夹紧力控制算法的开发提供依据,为提高金属带的传动效率找到了一种新方法。     

基于滑移率控制的金属带式无级变速器夹紧力研究

针对金属带式无级变速器相对机械式变速器传动效率偏低的问题,使用基于滑移率的金属带夹紧力控制策略进行控制,与传动夹紧力相比,该控制策略降低了夹紧力并保证在任何工况下不打滑,提高了金属带动力传递效率,降低了车辆油耗。从金属带滑移传动机理出发,建立了CVT滑移率动态数学模型,提出了滑移率夹紧力控制策略,并在台架和实车上对基于滑移率夹紧力的控制策略进行了验证,试验表明,基于滑移率的夹紧力控制能提高传动效率8%～10%、降低油耗5.2%。     

基于主动耦合干预的无级变速器速比控制

利用夹紧力与速比之间的耦合作用,在保证传动可靠的前提下,通过联合调节主从动轮油缸压力来干预速比控制,暂时提高系统压力以扩大速比变化率的可控范围。从速比跟踪性能、经济性、动力性、恶劣工况适应性、与夹紧力相关的传动可靠性、与速比变化率相关的舒适性等方面,研究了主动耦合干预控制方法的控制性能。对踏板开度突变工况、超车加速工况、冰雪路面打滑工况和循环工况等工况进行仿真,结果表明:主动耦合干预控制法在保证可靠性、经济性和舒适性的前提下,改善了速比跟踪性能,提高了动力性,增强了在驱动轮打滑等恶劣工况下的适应性,其中目标速比阶跃工况下的速比跟踪误差减小11%～53%,从30km/h加速到60km/h的超车加速时间缩短约0.7s。     

基于安全系数法的无级变速器夹紧力模糊控制研究

夹紧力控制是金属带式无级变速器控制的关键技术之一。绝对安全系数法保证了空载时的最小系统夹紧力,但相比传统方法,其夹紧力余量过大;为了降低系统夹紧力,在绝对安全系数法的基础上提出了夹紧力模糊计算方法。建立了发动机、无级变速器及整车的数学模型和仿真模型,并对起步工况、急加速工况、急减速工况以及循环工况进行仿真计算;分析结果表明,通过对夹紧力的模糊计算,在保证夹紧力余量的前提下,夹紧力平均降低了约5%,提高了整车的燃油经济性。     

MB-CVT电液控制系统智能优化设计

为了提高配有金属带式无级变速器车型燃油经济性,提出基于滑模极值搜索理论的控制算法和基于滑模极值搜索控制与传统夹紧力控制相结合的一体化式联合控制方法;设计了滑模极值搜索控制和传统液压控制合为一体化的联合控制系统。建立具有非线性、离散性的数学模型;分析无级变速器传动效率和金属带滑差率在一定速比下存在特殊曲线关系;测试主/从动轮夹紧力比值系数,完成了速比跟踪控制器及变化率控制流程设计。依据滑模极值搜索算法原理,完成了滑模极值搜索控制器设计。在具有环境仓的转鼓试验台上进行整车试验,试验结果表明:采用一体化式控制的金属带式无级变速器车型油耗为7.18L/100km,比传统控制系统的油耗降低约5.64%;主、从动压力安全系数倒数指标均小于1。满足整车提高燃油经济需求的可靠性、稳定性及优化性能。     

金属带式无级变速器液压控制系统对速比特性的影响分析

以金属带式无级变速器液压控制系统为研究对象,根据"力-位置"控制方式建立了液压控制系统的数学模型.在模型仿真的基础上,对金属带式无级变速器液压控制系统中的夹紧力控制阀的控制压力、速比控制阀的开关频率及其额定流量对速比控制特性的影响,和液压系统液压油泵供油特性在速比变化过程中对夹紧力的影响进行了研究.结果表明,夹紧力控制阀的控制压力和速比控制阀额定流量影响了速比响应时间,开关频率影响了速比瞬态响应品质,泵的供油量影响了速比变化过程中系统压力的稳定性.     

空载工况下CVT锥轮推力平衡原理研究

空载工况下,相同控制压力、变速器速比存在差异,针对该现象,研究了空载工况下推力平衡原理及影响因素。从理论上计算了空载工况下的平衡推力比,通过台架试验,研究了速比、从动缸压力与主动轮转速对平衡推力比的影响。无负载工况下的理论模型表明,平衡推力比与主从锥轮工作包角的比值成比例关系,试验验证了理论模型的正确性。试验表明,速比对推力比的影响较大,推力比与速比呈单调递减的关系,这种关系不受从动缸压力的影响,主动轮转速对推力比的影响可以忽略。研究空载工况下推力比的平衡原理,可为进一步研究无级变速器及金属带之间的传动机理提供了理论与试验依据。     

基于滑模极值搜索的无级变速器夹紧力控制策略

针对无级变速器传统夹紧力控制进行优化,提出基于滑模极值搜索的控制策略。建立具有非线性、离散性的滑移率数学模型,并证明无级变速器传动效率和金属带滑移率在一定速比下存在的特殊关系,设计滑模极值搜索控制器。利用该控制器对滑移率最优区域进行监控搜索。通过振荡过滤干扰信号的方式,收敛获取到最优滑移率。其中,以系统失稳的临界值为约束目标,通过主动轮转矩较强的抗干扰能力,显示出该控制系统具有良好的鲁棒性。为验证夹紧力控制策略的有效性及可行性,建立仿真平台及实车试验平台。仿真及实车验证结果表明:滑模极值搜索控制与传统夹紧力控制相比较,传动效率提高7.98%~9.98%,燃油效率提高1.15%,ECE+EDUC工况下系统油耗降低约5.54%。滑模极值搜索控制算法的提出,为满足整车提高燃油经济需求的可靠性、稳定性及优化空间提出了一种新方法。     

急加速工况夹紧力控制策略研究

在对目前金属带式无级变速器(CVT)通用的夹紧力控制方法分析的基础上,提出了一种在做出驾驶员想要急加速的判断后,以行车速度及节气门开度为输入量,利用模糊控制的方法对提前夹紧力进行控制,以满足汽车在该工况时大扭矩输出的要求.利用这种方法就可以在汽车行驶于稳定工况时降低夹紧力的输出,减小能量损失,达到提高汽车经济性的目的,同时在急加速时能够提供足够的夹紧力保证汽车的动力性.     

机电控制无级变速器执行机构动态响应特性仿真研究

为研究夹紧力可调的机电控制无级变速器（EMCVT）电控电动执行机构的可靠性,及其速比和从动带轮夹紧力动态响应的影响因素,采用MATLAB/Simulink构建了EMCVT执行机构的动力学模型,设计了针对EMCVT电控电动执行机构的速比和夹紧力闭环控制器。对EMCVT输入转矩突变和目标速比突变两种工况进行了仿真分析,仿真结果表明：速比和从动带轮夹紧力动态响应的超调量和调节时间满足CVT的使用要求,从动带轮夹紧力响应时间小于1s,速比变化率可以达到2;EMCVT速比和从动带轮夹紧力动态响应的主要影响因素是执行电动机的负载和转动方向。     

复杂动态路面的电动轮附着状态识别与稳定控制策略研究

复杂动态路面条件下的轮胎-路面附着稳定性识别与控制对电驱动车辆的安全行驶具有重要意义,但目前仍缺少有效的分析和判定方法。针对复杂动态路面切换的情形,从驱动力-附着力传递特性的角度,分析了路面切换过程中力传递因子的动态行为,提出了基于力传递因子的附着状态识别方法,分析讨论了路面切换后的车辆稳定控制策略。基于CarSim联合仿真对比验证了基于电气参数的力传递因子估计方法的正确性与有效性,结果表明利用力传递因子可以检测出路面附着特性的变化;采用降转矩稳定性控制策略,提高了车辆在路面附着特性变化时的附着稳定性。研究结果对提升电动车辆在复杂路面附着情形的安全性具有重要意义。     

DCT车辆起步及换挡过程双离合器H∞鲁棒控制

根据自主研发的双离合器自动变速器（DCT）结构和工作原理,建立了DCT车辆起步及换挡过程动力学模型。考虑起步及换挡过程中发动机扭矩波动及油门踏板抖动等不确定性因素,基于Riccati不等式和线性矩阵不等式设计了H∞鲁棒控制器,分析了冲击度和滑摩功两项离合器接合性能指标,探讨了离合器最优传递扭矩的求解问题,并与线性二次型最优控制策略进行了仿真对比分析,结果表明：H∞鲁棒控制可以较好地解决DCT车辆起步与换挡过程离合器压力控制问题,并能显著地改善离合器控制的鲁棒性能。     

基于转矩的低附路面机械式自动变速器控制策略

从机械式自动变速器控制系统所能获取的有限数据,判断行驶路面的附着系数以及车辆轮胎打滑情况,并进行驱动防滑控制;通过发动机转矩、变速器数据、整车状态等对车辆正常的加速度范围进行计算,并和轮速加速度进行比较,以确定车轮打滑情况。根据轮加速度的大小进一步判断路面附着系数。轮胎打滑时,通过对发动机的降扭和离合器的控制,实现驱动防滑的控制;在试验车辆上进行低附路面识别和控制的试验,能够正确识别出路面附着系数。在低附路面起步时,通过打滑时发动机转矩和离合器的控制,避免了车轮连续的滑转,大大提高了车辆的稳定性。这说明该低附路面识别和控制方法是可行的,能够在车上使用。     

基于弹流润滑的无级变速器滑移控制安全区域分析

针对无级变速器滑移模式下传动失效概率增大的问题，基于弹流润滑理论分析了不同传递转矩和相对滑动速度情况下，从动轮摩擦副油膜压力、厚度及其剪切应力变化情况，建立了安全裕度模型，基于油膜极限剪切应力与最大剪切应力计算了摩擦副的安全裕度，并确定了滑移控制的安全工作区域，为滑移控制策略的制定与优化提供了依据。研究结果表明：随着从动带轮传递转矩、相对滑动速度的增大，摩擦副的安全裕度逐渐减小；当传递转矩小于130 N·m时，在所有相对滑移速度范围内均可保证摩擦副油膜处于安全状态;当传递转矩大于130 N·m时，随着相对速度的增大，摩擦副油膜失效概率增大。     

Integrated control strategy for CVT powertrains with consideration of vehicle drivability

During shift,power flow is not interrupted in powertrains equipped with continuously variable transmission(CVT).When hard acceleration is commanded,engine speed will flare and corresponding torque will be consumed,which leads to a drop in vehicle drive torque and also the vehicle acceleration.This is the reason why CVT vehicles have poor drivability during hard acceleration maneuver.Conventional method such as torque compensation doesn’t always work due to the limited backup torque of engine.According to this,means to evaluate the drivability of CVT vehicles are studied,affect factors of drivability are analyzed in detail.Hard acceleration process of CVT vehicle is studied by theoretical analysis,based on which engine torque and ratio change rate of CVT are identified as two key control parameters that decide the drivability of CVT vehicles during hard acceleration maneuver.Therefore,a control strategy based on restricting the change rate of CVT ratio together with torque compensation is proposed,and two different algorithms to establish the limitation of ratio change rate are proposed.These two algorithms are simulated and compared with each other,results indicate that drop of vehicle acceleration is eliminated evidently by limit the change rate of CVT ratio,but small ratio change rate also results in a longer time to finish the accelerate process,an algorithm to decide a proper ratio change rate is needed in order to tune these different characteristics.In order to get better control effects,a new fuzzy logic based algorithm is proposed to decide a proper ratio change rate during kick down conditions,simulation and experiment results indicate that,the amount of vehicle acceleration decrease is reduced from about 1 m/s2 to almost 0,in the mean time the accelerate process only delayed for about 0.3 s.The proposed control strategy and algorithm can effectively tune the characteristics of CVT equipped vehicle during kick down conditions.     

基于前向建模的ISG型CVT混合动力系统再生制动仿真研究

基于对CVT混合动力汽车制动力分配的分析,综合考虑发动机反拖制动、CVT速比及夹紧力控制、电池快速充电特性与电机高效发电特性对再生制动性能的影响,制订了相应的再生制动控制策略。根据前向建模思想,利用数值建模与理论建模的方法,建立了CVT混合动力汽车再生制动系统综合模型,进行了EUDC等四种典型循环工况下的再生制动性能仿真,在保证安全制动的条件下,实现了较高比率的制动能量回收,仿真结果证明了所提出的再生制动控制策略和系统模型的正确性与适用性。     

Friction behavior at minimally invasive grasper/liver tissue interface

Preliminary simulations of tissue clamping and dragging operations in MIS were made by using compression and friction testing under different clamping forces and dragging speeds. Results showed that the injury degree of the liver gradually increased with increasing clamping force. The maximum static friction force increased with increasing clamping force and dragging speed, and dragging displacement before sliding increased with increasing clamping force and decreasing dragging speed, which indicated that low clamping force and high dragging speed may be more likely to cause slipping at the jaw-liver interface. There exists a safe operation zone, in which there was neither liver damage nor slipping at the jaw-liver interface. The results can provide safe thresholds for doctors during grasping task in MIS.