金属带式无级变速器夹紧力控制策略的研究

摘要

金属带式无级变速器(CVT)是目前车用变速器的发展热点之一，装有CVT的汽车具有良好的平顺性，驾驶舒适性。但由于其自身机械结构的先天不足，在传动效率上与手动变速器还有一定距离，可传递转矩较低，形成了金属带式无级变速器的发展瓶颈。本文从对夹紧力的动力传递特性和承载能力方面研究入手，对夹紧力控制策略进行了创新设计，提高了其传动效率和反应速度。具体研究内容如下： (1)总结了当前国内外无级变速器的发展现状；介绍了金属带式无级变速器的结构及变速原理，以及目前的发展和研究趋势；通过对夹紧力控制策略研究现状的分析，指出了本课题的研究意义和必要性。 (2)首先对发动机的工作特性进行了分析，在此基础上研究其与金属带式无级变速器的最佳匹配曲线。建立起发动机、液压系统、CVT及整车驱动力的数学模型。 (3)从两个方面对金属带与锥轮的受力情况进行分析：一方面由于CVT传动方式为摩擦式，因此在承载能力分析中，传动带轮的轴向推力的确定是需要考虑的重要方面；另一方面，金属带传动中，既有钢带环的张力，又有摩擦片间的推压力，使其受力分析方法与普通带传动的方法有所不同。 (4)在研究模糊控制与PID控制理论的基础上，为了保证快而稳的反应速度以及对目标夹紧力准确的控制，同时很好的克服反比例电磁溢流阀的饱和特性对夹紧力控制的影响，设计了模糊PID复合控制器，并针对所设计的控制器进行了验证。 (5)建立了夹紧力控制策略的快速控制原型(RCP)模型，搭建了基于dSPACE/Simulator的硬件在环仿真试验平台，验证了所设计的夹紧力控制策略在系统响应速度快和稳态误差小两方面的改善效果。最后，整车道路试验的结果表明本文所设计的控制策略在经济性和动力性方面均有较好的表现。

目录

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第一章绪论

1.1无级变速器的种类及特点

1.2金属带式无级变速器结构及其原理

1.2.1金属带式无级变速器结构

1.2.2金属带式无级变速器变速原理

1.3金属带式无级变速器的发展及趋势

1.3.1金属带式无级变速器国外研究发展现状及趋势

1.3.2金属带式无级变速器国内研究发展现状及趋势

1.4金属带式无级变速器央紧力控制策略的发展及研究现状

1.5论文主要研究内容

第二章金属带式无级变速器传动系统特性分析

2.1发动机的工作特性和匹配原理

2.1.1发动机的负荷特性

2.1.2发动机的速度特性

2.1.3发动机的万有特性和匹配原理

2.1.4发动机的数学模型

2.2液压系统特性分析

2.2.1液压系统回路分析

2.2.2速比和夹紧力控制回路特性分析

2.2.3液压系统原理分析及其数学模型

2.3 CVT动态模型

2.4整车模型

2.5本章小结

第三章金属带式无级变速器带传动总成承载能力分析

3.1金属带式CVT的能量损失

3.1.1 CVT中的损耗源分析

3.2金属带传动总成承载能力分析

3.2.1金属带传动的传动能力和带轮轴向推力的确定

3.2.2金属带传动的摩擦力和有效圆周力

3.3本章小结

第四章金属带式无级变速器夹紧力控制系统研究

4.1模糊控制与PID控制理论研究

4.2 CVT夹紧力控制策略研究

4.2.1保证转矩传递的夹紧力唯一控制原理

4.2.2反比例电磁溢流阀的特性

4.2.3夹紧力的模糊-PID控制策略

4.2.4夹紧力基于发动机模型的动态跟随

4.2.5央紧力模糊-PID控制策略仿真试验

4.3本章小结

第五章金属带式CVT夹紧力控制策略试验

5.1 CVT控制系统V型开发流程

5.2基于dSPACE的仿真试验

5.2.1 dSPACE系统简介

5.2.2 TCU控制系统模型的搭建

5.2.3建立CVT快速控制系统原型(RCP)

5.2.4控制系统硬件在环仿真试验

5.2.5仿真试验结果

5.3道路试验

5.4本章总结

第六章结论与展望

6.1论文总结

6.2展望

参考文献

致 谢

附录