汽车无级变速器控制系统实时数据检测与建模

摘要

车辆行驶性能的好坏,不仅取决于发动机,而且在很大程度上还依赖于变速器及变速器与发动机匹配的好坏.随着电子技术和自动控制技术的迅速发展,自动变速器技术越来越完善,在越来越多的车辆上得到应用,成为现代汽车与现代汽车工业发展的标志之一.干式复合型无级变速器CVT是经济型轿车的理想传动装置.它具有结构紧凑、性能优良、易于电控等优点.干式复合型无级变速器CVT控制器TCU的开发已列为2003年国家重点科技攻关项目.无级变速器控制系统的数学模型对变速器控制效果至关重要,在建立无级变速器控制系统的控制策略之前,首先参考了韩国大宇生产的马蹄子Ⅱ型(MatizⅡ)汽车,这种车型采用了无级变速器CVT,我们在不了解原车的无级变速器控制器TCU基础上,首先在原车的行驶过程中检测了各路进入TCU之前的信号,再根据所需的信号设计和研制了一套实时数据采集系统,得出了发动机转速、输出轴转速、输入轴转速、节气门开度,速比相互之间的关系.确立了以车速、速度变化率和节气门开度为参数的三参数控制策略,设计了主要是由CPU,脉冲输入捕捉电路,模拟量输入电路,I/O量输入电路,电磁离合器驱动电路,电源电路,通讯电路等组成的无级变速器控制系统硬件部分.在无级变速器控制器与其它汽车电控单元通讯中,采用了CAN的通讯方式,实现了模块之间通讯的高可靠性和高容错性,CAN网络连接之间的信息共享,减少了布线,降低了成本,同时提高了可靠性.提出了无级自动变速器汽车起步控制策略,使汽车在起步过程中,实现了发动机在低速下稳定运行,缩短了起步时间,减少了起步的冲击.在速比电机控制过程中采用了分段控制、查表、PID和模糊控制相结合的方法,使发动机始终运转在最优的高效率区,提高了发动机工作的稳定性,降低了燃油的消耗和废气污染,实现了发动机随转速和转矩变化时,沿最经济油耗线工作.在和原车相比较中实现了汽车行驶的更加平顺和舒适,同时在加速性方面超过了原车,达到了预期的效果.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题来源

1.2研究意义

1.3无级变速器CVT的应用现状和发展趋势

1.3.1国外无级变速器CVT的现状和发展趋势

1.3.2国内无级变速器CVT的发展过程和发展趋势

1.3.3车用离合器的发展现状

1.4 CVT控制的基本要求

1.5本章小结

第2章干式复合带无级变速器CVT的机械系统

2.1干式复合带无级变速器CVT的变速原理

2.2干式复合带无级变速器CVT的机械组成

2.3电磁离合器的结构及工作原理

2.4本章小结

第3章无级变速器控制系统仿真分析

3.1调速系统动态参数检测基本理论

3.1.1调速系统动态参数检测的任务和目的

3.1.2调速系统动态参数检测的理论基础

3.2传感器信号的整形与处理

3.2.1调速系统动态参数检测的硬件系统构成

3.2.2调速系统动态参数检测的软件系统

3.2.3测试结果

3.4 仿真分析

3.3 本章小结

第4章无级变速器CVT控制系统的硬件实现

4.1无级变速器CVT控制系统硬件总体设计

4.1.1无级变速器CVT控制系统硬件设计

4.1.2传感器

4.2信号的检测与驱动电路设计

4.2.1转速测量及工作原理

4.2.2驱动电路设计

4.3基于MCP2510的CAN总线研究与设计

4.3.1 CAN的通讯原理

4.3.2用MCP2510实现汽车控制单元的连接

4.3.3基于MCP2510的CAN总线程序设计

4.3.4无级变速器控制器CAN通讯实测波形

4.5本章小结

第5章无级变速器CVT控制系统控制策略的研究

5.1无级变速传动系统离合器起步过程控制策略研究

5.1.1离合器接合过程的数学模型

5.1.2汽车起步时离合器控制策略

5.1.3汽车起步时离合器模糊控制规则

5.2无级变速传动汽车速比控制研究

5.2.1无级变速器CVT速比控制原理

5.2.2无级变速器CVT速比电机控制策略

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢