拖拉机动力换挡变速器换挡特性与控制策略研究

拖拉机动力换挡变速器通过控制多组湿式摩擦离合器之间的转矩传递来实现不停车换挡,具有不会因超载使发动机熄火、起步性能好、能降低外载荷突然变化所引起的传动系统振动与冲击等优点。换挡离合器的分离与接合时序是影响拖拉机换挡平顺性和操作舒适性的关键因素。本文研究了换挡过程动态特性分析方法,引入变速器输出转速和输出转矩作为拖拉机生产率和动力性的评价指标,弥补了传统换挡品质指标不能对拖拉机性能进行评价的不足。运用动力学原理构建动力换挡变速器模型,研究了不同换挡重叠时间下的离合器载荷、滑摩功与功率特性,确定了动力换挡变速器换挡品质的控制方法及控制策略。提出以动力换挡变速器输出转速变化幅值为指标来优化换挡重叠时间与离合器接合油压,通过仿真验证了拖拉机换挡过程中离合器控制策略的有效性。仿真结果表明,通过该优化算法所选择的换挡参数受拖拉机牵引载荷变化影响较小,变速器输出转速过渡平稳,可减少负向输出转矩的产生,避免换挡过程中拖拉机减速或动力传递中断,提高了换挡品质。     

重型拖拉机动力换挡变速器电液换挡品质研究

为避免动力换挡拖拉机换挡时的动力中断，减少换挡冲击，以某款自主研发的拖拉机全动力换挡变速器为对象，对重型拖拉机动力换挡变速器（Power shift transmission, PST）换挡品质进行研究。换挡重叠时间和最佳接合压力对于提高换挡品质和实现自动换挡有重要意义。以换挡重叠时间和接合压力为切入点，研究不同的压力控制策略对换挡品质的影响。结果表明，换挡重叠时间为0.3s时，换挡液压冲击最小、滑摩功最少且扭矩损失最少，具有最佳的换挡品质；接合压力在0.40~0.63MPa（滑差455.2~560.0r/min）范围内的输出扭矩相同，滑摩功和换挡液压冲击在换挡接合压力为0.40MPa时有最小值。本研究为进一步实现换挡离合器压力跟踪和精确控制奠定了基础。     

双离合器自动变速器换挡特性与控制仿真

针对应用某履带车辆的双离合器自动变速器(DCT)换挡控制问题,首先提出系统动力传动方案,然后对升挡和降挡过程进行动力学和运动学分析,运用Matlab/Simulink建立传动系统的仿真模型.分别对某车辆升挡和降挡过程进行了仿真计算,仿真结果体现了车辆的换挡品质.在升挡过程中通过PID控制器控制高挡离合器的充油油压,在降挡过程中采用PI控制器控制发动机油门开度,这种控制策略可以使DCT换挡平稳,减少系统负转矩的产生,提高车辆的换挡品质.     

基于MFAPC的动力换挡变速箱湿式离合器压力控制方法

针对大功率拖拉机动力换挡过程中湿式离合器充油压力实际值与理想值之间存在偏差的问题，提出了基于紧格式动态线性化的离合器压力无模型自适应预测控制（Model free adaptive predictive control，MFAPC）算法，以实现离合器油缸压力的跟随控制。考虑到外界干扰和离合器液压控制系统参数的不确定性，构建湿式离合器驱动执行机构的完整非线性动力学模型和AMESim仿真模型，以离合器油缸压力为控制目标，采用紧格式动态线性化方法将非线性离合器液压执行机构数学模型等价转换为动态线性化数据模型，并设计了基于MFAPC的湿式离合器压力控制器，经Matlab/Simulink仿真试验验证了动态线性化模型的正确性及控制算法的可靠性。结果表明，与PID、MFAC等算法相比，本文算法控制跟踪效果更优，且具有较好的鲁棒性；MFAPC能够快速调整控制参数，响应期望压力变化；在方波信号激励下的响应时间仅为0.119s，在正弦信号激励下的稳态误差仅为±0.0281MPa，比传统PID算法降低了48.91%。此外，MFAPC的抗干扰能力优于其他算法，在接合过程中，湿式离合器最大冲击度仅为16.57m/s3，证明该算法具有较好的动态性能，有利于提高动力换挡的换挡品质，保证大功率拖拉机工作过程中的动力性。     

纽荷兰M-160拖拉机变速箱离合器的校正

纽荷兰M-160拖拉机的变速箱采用电液控制区域动力换挡变速器，不踩离合器，不切断动力，直接操作变速杆进行换挡。它装有五个定向离合器控制各挡位的结合和分离，并装有同步器减少换挡冲击。当第一个50工作小时后或工作时间较长后会使离合器产生磨损，使换挡时产生较大冲击或有停滞现象，应对变速箱离合器和同步器进行校正，现将其方法介绍如下。     

湿式离合器换挡过程动态特性

建立了描述湿式离合器结合过程的多状态动力学模型,通过台架试验验证了模型的正确性.在离合器油缸充油过程中,缸内油压取决于油缸的结构参数;活塞达到其最大行程时,产生摩擦扭矩,形成换挡冲击,缓冲起始压力越高,冲击越大;滑摩时间、最大实际摩擦扭矩等取决于缓冲起始压力和终止压力,以及压力变化过程.随着缓冲起始压力的减小,离合器的滑摩时间、最大滑摩扭矩、最大动载系数、滑摩功都在增大,但换挡冲击减小.     

基于发动机反馈协调控制的拖拉机动力换挡品质分析

拖拉机动力换挡变速箱通过控制多组离合器之间的转矩以实现换挡动力不中断。基于拖拉机整个动力流传递方向,对其中的动力换挡模块进行建模。对参与换挡的两对离合器分为3种状态,建立动力学方程,分阶段求出车辆加速度。基于MATLAB/Simulink平台建立仿真模型,提出基于发动机反馈协调控制的动力换挡策略,仿真结果显示,该策略能够有效减小速度的损失和减小车辆冲击度。     

拖拉机液压机械无级变速器换挡过程动态特性研究

分析了液压机械无级变速器（HMCVT）的换挡过程,建立了HMCVT等效动力学模型,利用SimulationX对湿式离合器液压控制系统和HMCVT换挡过程进行了建模。对变速器无级变速特性和换挡过程中离合器的油压变化规律进行了仿真研究并与试验结果进行了对比,验证了仿真模型的正确性。依据仿真模型分析了HMCVT在换挡过程中的动态特性,研究了阻力矩对离合器滑磨功的影响规律。该仿真模型可以有效地模拟HMCVT换挡的动态过程,可用于预测传动系的性能,为改善换挡品质提供依据。     

基于时变扰动抑制的动力换挡拖拉机起步控制方法

针对拖拉机起步工况复杂,起步控制系统存在建模不确定性、参数摄动和时变扰动等问题,为提高动力换挡拖拉机起步品质和驾驶员操作舒适性,提出了基于时变扰动抑制的拖拉机起步控制方法。首先,以动力换挡变速箱(Power shift transmission,PST)为研究对象,通过分析拖拉机起步过程的动态特性建立PST起步动力学模型,以冲击度和滑摩功作为换挡品质评价指标,构建起步控制的性能泛函;然后,引入高阶扰动观测器(High-order disturbance observer,HDO)估计起步控制系统中的扰动及其各阶导数,结合哈密尔顿函数对线性二次型调节器(Linear quadratic regulator,LQR)推导求得最优控制律;最后,基于Matlab/Simulink和AMESim构建大功率拖拉机PST的联合仿真模型,并与PIO观测器(Proportional integral observer,PIO)进行对比,验证本文方法的有效性。算例验证表明,HDO能够准确估计系统时变扰动,通过与LQR的结合可有效抑制系统时变扰动。仿真结果表明,中等起步,运输工况和犁耕工况下,HDO冲击度分别为12.25、11.32 m/s³,比PIO分别降低了21.92%、22.20%,滑摩功比LQR分别减少0.49、0.11 kJ。在不同工况和起步意图下,本文方法可有效降低动力换挡拖拉机起步过程中的冲击度和滑摩功,具有较好的换挡品质和控制鲁棒性。     

功率分流式混合动力汽车换挡过程控制研究

为了提高功率分流式混合动力汽车的换挡品质,以换挡过程控制为研究对象,分析驱动状态下A升B挡的换挡控制过程。通过AMESim和MATLAB/Simulink软件分别建立混合动力汽车物理模型和控制模型,在此基础上开展了换挡过程的联合仿真,对换挡控制策略进行了集成和实车验证。结果表明:所建立的仿真模型能够实现对换挡过程的模拟,设计的换挡控制策略能使换挡过程顺利完成。换挡时间较短,仿真及实车换挡时间分别为1.2 s及1.23 s,小于系统规定值1.3 s;对换挡冲击的控制效果良好,仿真及实车换挡冲击度峰值分别为14 m/s~3及14.2 m/s~3,小于我国推荐值17.64 m/s~3。     

8挡自动变速器换挡控制策略

为了实现8挡自动变速器工程化应用,通过建立液力自动变速器的简化动力学模型,分析影响换挡品质的关键控制因素。针对4种基本换挡类型,确立了换挡离合器及发动机控制的理想曲线。基于PI滑差控制和发动机协同控制理论,提出了快速充油、扭矩相及惯性相3个阶段的控制策略。搭建台架与整车试验测试环境,在极限状态下的试验结果表明,所提出的换挡控制策略正确、可行,具有工程化应用价值。     

山地全履带拖拉机动力换挡装置设计

针对目前动力换挡变速器结构复杂、自动化水平低、制造成本高等问题,以山地全履带拖拉机变速箱为基础,设计了一个简易版动力换挡装置。该装置主要由液压离合器和行星轮机构组组成,实现了拖拉机传统手动变速箱动力换挡功能,该装置结构简单,降低了制造成本,极大地解决换挡过程中出现动力中断的问题,大大降低了换挡时的冲击载荷,提高了换挡品质。     

干式双离合自动变速器分段优化换挡策略研究

综合离合器滑摩功和冲击度作为换挡过程性能的评价指标,基于该性能指标分析了干式双离合器自动变速器(DCT)换挡过程中的关键节点,将换挡过程划分为4个阶段,并根据各个阶段的特点采用相应的控制策略,来达到换挡过程整体优化。在扭矩交互阶段采用微滑摩转速跟随策略,在调速阶段采用基于离散动态规划的策略。将该换挡策略应用于试验车辆,验证了其在改善干式双离合自动变速器换挡综合性能上的有效性。     

拖拉机机械式自动变速器动力性换挡试验

为了改善拖拉机机械式自动变速器的换挡品质,减少驾驶员劳动强度,以换挡过程的冲击度作为换挡品质的主要衡量参数,设计了自动变速器的电-液执行机构,拖拉机自动变速器采用模糊控制的方法.试验结果表明,换挡过程中的冲击度最大值发生在离合器完全接合时刻,为4.76m/s3,小于我国的推荐值17.64m/s3,所设计的电-液执行机构及其模糊控制方法能够改善换挡品质,对于拖拉机自动换挡系统是可行的.     

AMT车辆坡道换挡策略与试验研究

提出了根据换挡后离合器接合时的发动机转速识别坡道行驶工况、根据当时的车速选择合适挡位的坡道换挡策略，并在装有AMT的某重型载货汽车上进行了坡道换挡试验。试验结果表明，车辆在坡道行驶过程中，虽然初次选择的挡位不一定能适应该坡道，但通过连续降挡或跳跃式降挡最终总能选择适合于该坡道的挡位。利用车辆现有的传感器，坡道换挡控制策略实现了坡道换挡控制，不仅满足车辆实际行驶工况的需要，而且使控制系统硬件得以简化。     

履带车辆传动系统换挡工况瞬态动力学分析

提出了一种分析履带车辆动力传动系统瞬态动力学行为的仿真模型。首先,考虑离合器非线性摩擦系数和齿轮间隙等非线性因素,分别建立发动机、离合器和齿轮副等部件模型并集成为一个动力传动系统集中参数仿真模型。其次,以履带车辆油门开度突变这一瞬态工况为例,分析了过程中发生的齿轮反冲、脱啮和离合器粘滑颤振等动力学现象的机理。最后,利用小波变换进行了时频分析,辨识出了瞬态动力学行为的发生时刻和其在输出转矩中的频率成分,结果表明对应频率为114 Hz的轮齿反冲对传动系统输出转矩有显著影响,频率范围在1 500~5 000 Hz的摩擦元件颤振对输出转矩仍有一定影响,而5 k Hz以上的高频振动则对输出转矩的影响较小。     

基于改进型粒子群算法的全扭矩换挡冲击抑制研究

对于无离合器电控机械式自动变速器(AMT)电动汽车而言,提升换挡品质、减小车辆换挡时冲击度一直是研究的热点问题。本文针对全扭矩换挡过程中对车辆冲击度影响最大的控制对象驱动电机,结合完全学习型粒子群算法搜索速度快、调节的参数少、对全局收敛能力强,且容易实现的优势,将其应用于永磁同步电机矢量控制的速度环调节器上。模拟整车空载和满载急加速急减速2种工况。实验结果表明,采用完全学习型粒子群算法优化后可以大大改善电机的输出性能,从而减小了电机对车辆的冲击度。