基于经济性最佳的拖拉机液压机械式无级变速器控制策略研究

摘要

多段液压机械式无级变速器（HMCVT）因其传递功率大、传递效率高而广泛应用在大功率车辆上。多段 HMCVT为双功率流传动，通过调节泵-马达的排量比以及控制离合器的结合状态实现速比的大范围连续变化。本文主要研究装备多段 HMCVT拖拉机的最佳经济性，围绕拖拉机经济性的影响因素、无级变速规律、优化计算、整车动力学建模、经济性最佳的控制策仿真五个方面展开。
　　本文建立了用于装备多段 HMCVT拖拉机最佳经济性优化计算的传动系统数学模型，包括发动机效率模型、多段 HMCVT传动特性模型、行走机构效率模型。根据车辆经济性的评价理论推导出衡量装备多段 HMCVT拖拉机经济性的指标，即整车效率，把拖拉机经济性最佳的问题转化为整车效率最大的问题。通过分析拖拉机传动系统的数学模型得出影响整车效率的因素，提出了整车效率优化的目标函数和约束条件，分别以目标车速、牵引负载为自变量，以多段HMCVT速比、发动机输出转速、转矩为优化变量，通过四参量循环的方法优化出了在任意目标车速和牵引负载下对应最优的速比、发动机转速、发动机转矩，为制定经济性最佳的控制策略奠定基础。
　　根据优化计算结果，制定了经济性最佳的基于发动机油门和多段 HMCVT速比的二元调节的控制策略，使拖拉机多段 HMCVT在功率许可的范围内具有最佳的经济性。
　　依据动力学理论建立了装备多段 HMCVT拖拉机传动系统的动力学模型，包括发动机动力学模型、多段 HMCVT动力学模型、中央传动动力学模型、行走机构动力学模型和换段控制模型。运用模糊自适应 PID控制原理，按照经济性最佳控制策略，仿真控制拖拉机的车速，与单纯 PID控制对比，具有更好的控制性能。仿真结果表明经济性得到明显提高，验证了拖拉机多段 HMCVT经济性最佳控制策略的可行性，为控制系统的开发奠定了基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 多段HMCVT的研究现状

1.3 装备多段HMCVT拖拉机的最佳经济性的控制研究

1.4 课题研究的主要内容

第2章 拖拉机多段HMCVT传动特性研究

2.1 发动机数学模型

2.2 多段HMCVT数学模型的建立

2.3 行走机构效率模型的建立

2.4 本章小结

第3章 拖拉机多段HMCVT经济性最佳的无级变速规律

3.1 拖拉机整车效率的提出

3.2 影响装备多段HMCVT拖拉机经济性的因素

3.3 装备多段HMCVT拖拉机经济性最佳的无级变速规律

3.4 拖拉机经济性最佳的优化计算

3.5 拖拉机多段HMCVT经济性最佳的控制策略

3.6 本章小结

第4章 拖拉机多段HMCVT动力学模型

4.1 发动机动力学模型

4.2 多段HMCVT动力学模型

4.3 中央传动机构动力学模型

4.4 行走机构动力学模型

4.5 换段控制模型

4.6 装备多段HMCVT拖拉机动力学仿真及分析

4.7 本章小结

第5章 拖拉机多段HMCVT经济性最佳的控制策略仿真

5.1 控制理论简介

5.2 模糊自适应PID控制

5.3 拖拉机多段HMCVT经济性最佳控制策略仿真及结果分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果