静液传动混合动力车辆驱动与制动系统的控制性能研究

摘要

全球化的市场竞争、能源匮乏、环境污染等问题促使人们考虑车辆的燃油经济性问题。作为混合动力技术的一个重要分支，静液传动混合动力车辆也逐渐引起了各国政府、研究机构及汽车制造商的高度重视。
　　二次调节静液传动技术是通过改变液压泵/马达的斜盘倾角，从而改变排量来适应负载的变化。液压储能系统功率密度大，全充和全放能力强，满足短时间车辆制动时的能量转换和储存要求。除此之外，静液传动技术还具有无级变速的精细速度调节、容易实现正反转、操控性强以及可靠性高等优点。因此，将二次调节静液传动技术应用于车辆传动系统中，对研究车辆的能量回收，减少环境污染以及提高车辆的整体性能具有重要意义。本文以二次调节静液传动技术应用于车辆传动系统的驱动与制动控制系统的性能研究为主要内容，对二次调节静液传动车辆控制技术进行了较为全面的研究。
　　在查阅大量国内外有关文献的基础上，本文概述了国内外静液传动混合动力车辆的发展概况，按照能量再生系统与发动机的不同配置形式，将液压混合动力车辆分为四种形式，并对静液传动混合动力车辆的特点做了相关介绍。
　　阐述二次调节静液传动车辆的工作原理，以及几种典型的工作模式。根据控制系统的需求，分别建立了电液伺服阀、液压泵/马达和液压泵-蓄能器组合的动态特性的数学模型，进而建立了液压泵/马达回路控制的数学模型。
　　根据驱动和制动系统的特点设计了转矩控制方式和转速控制方式，建立了相应的数学模型，并对其稳定性进行了分析。根据PID控制和离散滑模变结构控制的特点设计了相应的驱动和制动系统控制器。
　　最后，对本文相关的研究内容进行仿真研究，并对仿真结果进行分析。结果表明，转矩控制方式更适合于驱动和制动系统，而采用离散滑模变结构控制理论设计的驱动和制动系统的鲁棒控制器比传统的PID控制更有效地抑制了系统参数大范围摄动、强非线性以及外界干扰的影响，提高车辆的控制性能。

目录

静液传动混合动力车辆驱动与制动系统的控制性能研究

RESEARCH ON THE PERFORMANCE OF HYDROSTATIC TRANSMISSION HYBRID VEHICLE’S DRIVING AND BRAKING CONTROL SYSTEMS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外静液传动混合动力车辆研究现状与发展趋势

1.2.1 国外静液传动混合动力车辆的研究现状

1.2.2 国内静液传动混合动力车辆的研究现状

1.3 二次调节静液传动车辆的配置方式

1.4 本文的主要研究内容

第2章 静液传动系统的原理与建模

2.1静液传动混合动力系统的工作原理

2.2 二次调节静液传动系统数学模型

2.2.1 电液伺朊阀数学模型

2.2.2 液压泵/马达数学模型

2.2.3 动力学方程

2.2.4 液压泵-蓄能器组合的动态特性

2.2.5 静液传动车辆的数学模型

2.3 二次调节转矩控制系统数学模型

2.3.1 转矩控制系统的开环控制结构

2.3.2转矩控制系统的闭环控制结构

2.4 二次调节转速控制系统数学模型

2.4.1 转速控制系统的开环控制结构

2.4.2转速控制系统的闭环控制结构

2.5 本章小结

第3章 PHHV控制系统设计

3.1数字PID控制

3.2 离散滑模控制

3.2.1切换函数的选取

3.2.2离散趋近律的设计

3.3 驱动和制动系统的离散滑模控制器设计

3.4本章小结

第4章 控制系统仿真研究

4.1驱动和制动系统的影响因素

4.2 仿真研究

4.2.1上同挡位的速度跟踪

4.2.2上同起始系统压力的速度跟踪

4.2.3起步工况下速度跟踪

4.3上同控制方式对比

4.4液压泵/马达制动特性仿真

4.5本章小结

结 论

参考文献

附录1 离散滑模控制S函数

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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致 谢