公交车电动机械自动变速箱选换挡机构控制策略研究

摘要

电控机械式自动变速器（AMT，Automated Mechanical Transmission）是手动机械式变速器的自动化升级产品，电控单元(TCU, transmission control unit)是其重要的组成部分。 换挡策略是AMT技术的核心，快速准确的执行选换挡是实现换挡策略的关键。在实际车辆行驶过程中，存在起步、爬坡、加速、刹车等驾驶工况和复杂多变的道路环境。非稳态的工况和多变未知的道路环境将导致大幅度、高频的车辆横向及纵向加速度变化，给变速箱尤其是选换挡执行机构带来不可预测的扰动，从而造成换挡不顺、打齿及卡壳等问题。 针对车辆行驶过程中因扰动而导致的换挡不顺、打齿及卡壳的问题，本文设计了选换挡控制算法，并在所开发的AMT电控单元硬件上进行了验证。主要工作包括： 首先，分析了执行电机、减速机构等工作原理，对AMT选换挡机构工作过程进行动力学分析，并建立选换挡机构动力学方程；然后在 Matlab/Simulink中搭建了选换挡机构模型。 其次，针对目前基于PID控制的选换挡执行性能的不足，设计了选换挡自抗扰控制算法，在Matlab/Simulink中搭建了算法模型，进行了仿真实验，验证了算法的可行性。 设计了控制器硬件框架，并将自抗扰控制算法集成在电控单元的程序中，在dSPACE上进行了选换挡HIL测试。结果验证了本文研究开发的电控单元的可靠性以及控制算法的可行性，达到了预期的效果。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题选题背景与意义

1.2 自动变速器类型介绍

1.3 AMT国内外发展现状

1.4 自抗扰技术的发展

1.5 AMT的工作原理及执行机构

1.6 AMT的关键技术

1.7 论文的主要研究内容

第二章 AMT机构动力学分析

2.1 引言

2.2 AMT选换挡执行电机分析[60]

2.3 AMT选换挡减速机构分析

2.4 AMT选换挡机构工作过程受力分析[61] [62] [63]

2.5 本章小结

第三章 AMT选换挡控制算法设计与仿真

3.1 LADRC原理[43][44][45][46]

3.2 选换挡LADRC控制器设计

3.3 选换挡ADRC控制器测试与分析

3.4 整车平台仿真与分析

3.5 本章小结

第四章 TCU功能设计与硬件实现

4.1 TCU功能分析

4.2 TCU硬件设计

4.3 TCU硬件实现

4.4 本章小结

第五章 软件实现与HIL试验

5.1 TCU的软件实现

5.2 HIL试验

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢