微型汽车自动离合器执行机构与结合规律研究

摘要

汽车自动离合器ACS(Automatic Clutch System)是在传统的干式离合器基础上改进而来的，它取消了传统的由人为控制的离合器踏板，改由其他装置对离合器进行自动控制。它能够减轻驾驶员劳动强度，使离合器的接合分离动作趋于最优化，因此，它提高了汽车的动力性与燃料经济性。本系统采用电机驱动式自动离合器控制系统，相比于其它形式驱动，它具有结构简单、精度较高Matlab/Simulink，尤其适合使用在微型汽车上
　　 离合器自动控制的好坏取决于它的控制策略的优劣，控制策略也直接影响着汽车的行驶状况和换档品质。为此，本文首先详细介绍了离合器的动力学模型，并确定了离合器接合过程中两个性能评价指标一冲击度和滑磨功。将离合器接合过程中的接合量与接合速度作为控制变量，实现了“快一慢一快”的接合控制规律。采用发动机恒转速控制策略作为接合规律的基础，采用模糊控制策略作为具体实现策略，同时确定了接合速度需要采集的信号，这些为离合器的控制系统设计提供了理论基础。
　　 本文主要包括两个一部分，一是自动离合器执行机构的设计，根据膜片弹簧的特性和微型汽车自身的特点，选择直流电机作为动力源，其驱动形式选用螺旋传动，具体就是直流电机带动螺杆旋转，通过螺旋运动副到螺母，螺母端与离合器接线相连，这样将电机的旋转运动转变为拉线的直线运动，从而控制离合器的分离与接合。为了验证机构的可靠性，同时节省开发成本，使用Matlab/Simulink建立执行机构的数学模型，并进行了动态仿真。二是自动离合器起步控制策略的编写与实现，首先分析离合器接合过程的动态特性，以此为根据，确定离合器起步的影响因素，作为控制策略的依据，采用模糊控制进行接合规律的设计，同时设计了模糊控制器，控制离合器的接合速度，在Matlab/Simulink下对这一策略进行了设计，根据汽车起步的不同工况，模拟了驾驶员的操作，仿真结果表明这一理论是可行的，也为控制系统的开发提供了理论基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 本文研究背景

1.2 自动离合器及其控制系统研究现状

1.2.1 自动离合器结构单元及其工作原理

1.2.2 自动离合器执行系统研究现状

1.2.3 自动离合器接合规律的研究现状

1.3 本文研究的目的与意义

1.4 本文研究的主要任务与组织

1.4.1 主要任务

1.4.2 本文组织

第2章 自动离合器执行系统研究

2.1 原有离合器操纵机构

2.2 离合器工作特性分析

2.2.1 膜片弹簧负荷特性

2.2.2 膜片弹簧转矩特性

2.3 驱动形式与电机的确定

2.3.1 驱动形式的确定

2.3.2 电机的选择

2.3.4 螺旋传动机构参数的确定

2.4 执行机构动态特性研究

2.4.1 直流电机数学模型

2.4.2 操纵机构数学模型

2.5 执行机构PID控制

2.5.1 PID控制基本原理

2.5.2 执行机构动态特性仿真

2.6 本章小结

第3章 离合器起步结合控制策略的研究

3.1 起步工况分析及控制要求

3.1.1 起步工况分析

3.1.2 起步控制要求

3.2 离合器接合过程动力学分析

3.3 离合器起步控制评价指标

3.4 离合器起步控制策略研究

3.4.1 起步总体控制策略

3.4.2 发动机局部恒转速策略

3.4.3 离合器接合的主要影响因素

3.4.4 最大接合速度的确定

3.4.5 自动离合器接合控制策略

3.5 本章小结

第4章 自动离合器起步模糊控制策略

4.1 模糊控制的基本理论

4.2 驾驶员起步模糊控制器

4.2.1 输入输出量的模糊化

4.2.2 隶属度函数设计

4.2.3 驾驶意图控制规则

4.3 离合器接合速度模糊控制器

4.3.1 输入输出量的模糊化

4.3.2 隶属度函数设计

4.3.3 离合器接合速度模糊控制规则表

4.4 本章小结

第5章 车辆起步时离合器接合过程的仿真分析

5.1 动力传递系统的简化假设

5.2 动力传动系统数学模型的建立

5.2.1 发动机动态模型

5.2.2 离合器模型的建立

5.3 仿真实验与结果分析

5.3.1 慢起步仿真

5.3.2 正常起步仿真

5.3.3 急起步仿真

5.3.4 各工况下滑磨功比较分析

5.4 分析与结论

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 本文展望

参考文献

致谢

研究生期间发表的论文

研究生期间参与的项目