车辆自动变速器与启停系统匹配的控制策略

为解决传统自动变速器与发动机怠速启停系统匹配时产生的起步迟滞和发动机启动失败等问题,该文设计了变速器控制器TCU(transmission control unit)、发动机管理系统EMS(engine management system)和电动泵的协同控制策略,通过所设计的协同控制极大地提高了启动成功率,并通过电动泵智能调速控制方法为自动变速器离合器提前建立油压,避免起步迟滞。该文设计的电动泵的智能调速方法可以减小油泵泵油损失,提高液压系统效率。为了实现平稳舒适的起步换挡,推导了液力机械式自动变速器AT(automatic transmission)车辆起步动力学模型和离合器控制系统模型,基于模型设计了起步离合器油压控制方法,提出了离合器卸油至接触点的控制方法,当车辆再次起步时可以提早响应约400 ms。在自动启停过程中还考虑了换挡杆切换的特殊工况,保证了系统的大覆盖率。通过整车搭载试验验证了所设计的控制策略具备可行性,起步过程中变速器输出轴转速变化平顺,起步冲击度大大降低。电动泵的智能调速控制方法可降低油耗约1.5%。该文的研究方法首次实现了自主品牌AT变速器与启停系统的良好匹配及应用,具有一定的参考意义。     

拖拉机双离合器自动变速器换挡品质评价指标

针对双离合器自动变速器拖拉机在田间高负载作业工况下进行换挡时,原换挡品质评价指标不能充分考察对性能的影响,提出了变速器输出转矩传递系数和变速器输出转矩2个评价指标。归纳了奇数挡和偶数挡离合器接合与分离时序对换挡品质影响规律,建立了拖拉机DCT换挡动力学模型和换挡品质仿真模型。以东方红1804拖拉机为研究对象,对其犁耕工况进行了仿真分析,结果表明:当离合器油压上升滞后时间分别为0、0.1及0.2 s时,对应的变速器最小输出转矩传递系数分别为0.42、0.36及0.12,变速器最小输出转矩分别为2 257、1 932及725 N·m,产生的动载荷逐渐增大,拖拉机动力性变差;提出的2个换挡品质评价指标可较好地对换挡过程中产生的动载荷和拖拉机动力性进行评价,对原换挡品质评价指标进行了补充,完善了拖拉机DCT换挡品质评价体系。该研究为拖拉机双离合器自动变速器换挡控制策略制定提供了理论依据。     

基于粒子群算法的电动汽车DCT升档动力协调控制

该文建立了纯电动汽车双离合器自动变速器(DCT,double clutch transmission)升档过程动力学模型,以滑摩功与冲击度为评价因素,建立两者加权和形式的评价指标。针对纯电动汽车动力协调换挡优化对象强非线性,在基于梯度寻优的传统优化算法难以奏效情况下,利用粒子群优化算法对电机参与下的双离合器升档过程进行优化。优化过程中,使用傅里叶基向量分解方法将离合器转矩轨线、电机转矩轨线分解为基向量的线性组合,使用粒子群优化算法优化基向量系数,实现对双离合器传递转矩轨线与电机输出转矩轨线的规划,藉此提出了电动汽车双离合器变速器升档过程中离合器和电机转矩协调控制方法。最后,经过实车试验进行验证,结果表明该方法能够有效减少9%的滑摩功,使冲击度控制在国家标准之内,并缩短换档时间,改善换档品质。     

拖拉机自动转向最优控制方法的研究

该文讨论了拖拉机自动驾驶(自动转向)控制点的选择，并且在此基础上建立了拖拉机跟踪直线行驶时的运动学与动力学模型，分别对基于这两种模型的拖拉机自动驾驶最优控制方法进行了研究，分析了参数选择对控制方法的影响。由于拖拉机是一个具有大延迟、高度非线性的复杂系统，为了减少试验确定参数时的试凑次数，提高其最优控制参数的整定精度，提出一种融合运动学与动力学模型各自特点的控制参数的确定方法，对拖拉机自动驾驶试验时控制参数的整定具有指导意义。结果表明，所提出的方法用于拖拉机自动驾驶是可行的。     

湿式双离合器自动变速器的升档控制

为了解决湿式双离合器自动变速箱的换档冲击和离合器磨损问题,在对换档品质评价指标分析的基础上,研究了温度对湿式离合器压力传递特性的影响,提出了湿式双离合器的压力控制方法。并以一档升二档为例,制定了具体的升档控制策略,讨论了发动机参与控制对双离合器自动变速箱换挡品质的影响。最后应用于实车试验中,在中、小两种节气门开度的状态下均得到了理想的换挡效果,车速变化柔和,无明显冲击,油温变化小。验证了湿式双离合器的压力控制方法正确,换档控制策略合理。     

叉车自动变速器控制系统的设计

通过对叉车发动机与液力变矩器的参数进行匹配计算,建立基于车速和油门开度的基本动力性换挡规律;并利用油泵压力作为修正参数建立不同载荷的换挡规律;对于坡道工况,采用模糊修正策略,对换挡规律输出的理论挡位进行修正,并在实车试验中验证了控制方法的正确性。试验结果表明,基于油泵建立的修正策略,在载荷增加时能够使换挡点车速延迟2～5km/h,使车辆获得最佳的动力性;并且在坡道上始终以1挡运行,防止叉车溜坡。该研究丰富了叉车控制理论,并给出了一种实际可用的控制方法。     

湿式双离合器自动变速器换档最优控制

针对装配有湿式双离合器自动变速器车辆的换档问题,制定了分阶段换档策略,建立了换档动力学模型,结合换档品质评价指标,选定冲击度和滑摩功作为二次型性能指标函数,利用最优控制理论,得到换档过程中各个阶段的离合器压力最优控制轨迹,实现了换档过程中离合器压力的最优控制,并进行了实车换档试验,以验证换档最优控制的有效性。试验结果表明,换档过程中,滑摩功和冲击度得到了合理有效的平衡,换档最优控制能够满足汽车换档过程的平顺性和快捷性要求,使车辆具有良好的换档品质。     

液力自动变速器换挡过程的反演优化控制

为了将换挡品质优化问题转化为单一目标轨迹跟踪问题,运用Back-stepping控制进行液力自动变速器换挡过程控制的优化,该文通过分析换挡过程中各阶段变速器分离离合器与结合离合器运动状态,建立了离合器输出扭矩数学模型,利用变速器输入、输出转速变化,观测结合离合器转速情况,设定目标轨迹。结合输入状态稳定理论(ISS,input-to-state stable)设计了滑摩控制器,改变离合器控制电磁阀结合电流,实现了结合离合器转速对目标转速轨迹的跟踪。联合仿真结果表明,滑摩控制器输出结果对目标轨迹跟踪紧密,有效提高了液力机械自动变速器换挡品质。     

双离合自动变速器预选挡特性分析及控制策略

针对双离合自动变速器奇偶挡位分属不同离合器的结构特点,在对其预选挡原理分析的基础上,提出了能够发挥结构优势的预选挡策略,在特定工况通过对目标挡位离合器的压力控制,实现待结合齿圈所在齿轴的调速,从而尽可能减小同步器主从动部分转速差,提高预选挡品质;随后从运动学与动力学角度,分别对挂挡、摘挡特性进行分析,揭示了同步力与同步时长的关系,建立了预选挡过程阻力模型;选取冲击度和滑磨功为预选挡品质评价指标,结合换挡阻力,得到各阶段换挡力;基于拨叉位置-换挡力特性,制定预选挡过程换挡拨叉目标位置,提出了拨叉位置闭环预选挡模糊控制策略;最后分别在搭载6速双离合自动变速器的某试验车和试验台架上进行摘挂挡测试和耐久试验,试验结果表明预选挡阻力模型接近实际阻力特性,换挡拨叉实际位置对目标位置的跟踪误差不超过4.67%,预选挡过程迅速平稳,冲击度和滑磨功率符合预期目标。该研究为双离合自动变速器预选挡特性及控制研究提供了参考。     

车身高度与可调阻尼集成控制系统

为改善车辆的整车减振性能,建立了车辆8自由度整车数学模型,提出了车辆车身高度与阻尼集成控制的理论分析及计算方法,并设计了可调阻尼减振器及车辆空气悬架集成控制系统。在仿真计算基础上,进行了实车道路试验,分析了车辆集成控制的电控空气悬架及其控制系统对整车动态特性的影响,计算和试验结果基本吻合,实现了车身高度与可调阻尼减振器集成控制的空气悬架与整车的良好匹配,提升了车辆的综合性能。该研究验证了集成控制策略的有效性,同时为电控空气悬架系统研究奠定了基础。     

拖拉机电控机械式自动变速器动力性换档规律研究

在拖拉机上使用电控机械式自动变速器(AMT)很有必要。该文首先分析了拖拉机的换档特性，根据需求特性场与供应特性场的关系，确定出拖拉机AMT的换档方法；然后根据驱动轮滑转率数学模型和发动机的能量方程，以及拖拉机理论计算基本公式，推导出与发动机不同油门位置相应的拖拉机驱动力F_q与车速V_a的关系，从而建立了动力性换档的数学模型。将不同油门下相邻两档F_q与V_a曲线的交点连接，得到对应的升档曲线；最后由试验数据，采用计算机编程计算，对东方红-1302R履带拖拉机的换档规律进行了实例分析。这些为拖拉机AMT的设计与研究提供了理论依据，为提高我国拖拉机的技术含量和国际竞争力作出了有益的探索。     

基于典型工况的装载机发动机与液力变矩器匹配

针对目前发动机与液力变矩器常用匹配方案中发动机净转矩获取方法的不足,为实现发动机与液力变矩器更科学、合理的匹配,构建了装载机液压测试系统,对传感器性能进行了标定。在典型工况下开展了实机试验,应用nSoft软件对测试数据进行处理,得到液压系统实际消耗的发动机转矩为288.76 N·m,进而提出了一种基于典型工况的发动机与液力变矩器匹配方案。根据试验用装载机发动机与液力变矩器原始特性数据,应用数据拟合方法,得到了发动机与变矩器的共同输入与输出特性。采用积分平均方法求取了涡轮工作高效区涡轮轴平均输出功率和发动机平均油耗率。在变矩器高效区,试验功率匹配方案的涡轮轴平均输出功率分别比原匹配方案、部分功率匹配方案高17.02%和42.59%,试验功率匹配方案的发动机平均油耗率分别比原匹配方案、部分功率匹配方案低3.80%和8.72%。结果表明文中提出的匹配方案优于目前常用的匹配方案。该研究为液力变矩器的优化设计、发动机与液力变矩器合理匹配提供了参考。     

基于拖拉机整机效率最大化的液压机械无级变速规律

为了实现对拖拉机多段液压机械无级变速传动(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)在任意稳定行驶速度和许可牵引负载下经济性最佳的控制,该文对拖拉机经济性最佳的无级变速规律进行了研究。根据拖拉机能量传递的特点,考虑HMCVT在不同传动比下存在效率差异的特征,把研究拖拉机的经济性最佳转化为对整车效率最大的研究。在分析整机传动系统效率特性的基础上,针对效率最大的目标函数和约束条件,求解了整车效率数值,结果表明在任意目标车速和牵引负载下,优化后拖拉机整车效率在35%~40%之间,并得出了效率最大时HMCVT最佳传动比、发动机转速和转矩,确定了基于整车效率最大的拖拉机HMCVT传动变速原理。研究表明:基于整车效率最大化原则能够实现拖拉机在任意车速和牵引负载下的整车经济性最佳,根据整车效率最大化确定的拖拉机多段HMCVT经济性最佳无级变速规律,为下一步制定装备多段HMCVT的拖拉机的经济性最佳控制策略提供参考。     

轻度混合动力车发动机Start/Stop系统控制策略

发动机怠速自动起停是轻度混合动力车的重要工作模式,它能避免发动机在怠速工况下运行,可减少燃油消耗及尾气排放。该文对集成起动机/发电机(ISG)轻度混合动力车发动机起动动力学和发动机Start/Stop系统控制策略进行了研究,同时在Matlab/Simulink中建立了整车控制器模型,在NEDC循环工况下对发动机和ISG电机的协调输出转矩进行了仿真分析,最后进行了发动机起动及整车转鼓对比试验。仿真及试验结果表明,Start/Stop系统能保证发动机在怠速工况下正常停机,通过Start/Stop系统的协调控制,发动机在整个循环工况下运转平稳,转矩输出值在低油耗区;和传统车相比,加装Start/Stop系统的轻度混合动力车HC和CO排放下降明显,百公里油耗由8.60L下降到7.30L,节油效果显著。     

基于DF2204无级变速拖拉机的农机无人驾驶系统研制

针对农机无人化作业需求,该研究基于DF2204无级变速拖拉机和机器人操作系统（Robot Operating System,ROS）,研发了一种适于田间作业的农机无人驾驶自主作业系统。系统由控制、规划、安全和总线通信等模块组成。对DF2204无级变速拖拉机进行硬件改造与集成,设计满足农机无人驾驶要求的控制器局域网（Controller Area Network,CAN）总线协议和ROS与CAN总线通信的消息结构,包括5类控制帧和2类状态帧;设计了基于比例-积分-微分（Proportion Integration Differentiation,PID）控制器的横向跟踪与纵向速度控制算法。在北京密云试验田开展田间小麦播种实际作业试验。试验结果表明,消息结构满足50 Hz通信负载,横向跟踪平均绝对误差为2.96 cm,纵向速度平均绝对误差0.19 m/s。研究结果可为无级变速拖拉机的无人化升级改造提供参考,提高农机智能化水平和作业效率。     

拖拉机液压机械无级变速箱换段控制优化与试验

为了提高无级变速拖拉机的换段质量,该文对所开发的一种新型液压机械无级变速箱的换段过程进行了试验研究。离合器充油特性试验中,通过改变离合器控制油路参数,获得主油路压力与充油流量对换段时间的影响规律;单因素加载试验中,通过单独改变发动机转速、主油路压力、充油流量、负载转矩,获得各因素单独作用时对换段质量的影响规律;多因素组合加载试验中,设计了3水平4因素组合试验方案,对多个因素综合作用时的变速箱换段质量问题进行了研究;时序优化试验中,通过控制器改变离合器动作时机,获得最佳的换段时序。试验结果表明：离合器主油路压力、充油流量可通过影响换段时间而间接影响到换段质量;重叠时序换段会引起油压陷阱,证明了重叠换段的安全性和可行性;单因素作用时,换段质量与离合器压力、流量正相关,与负载转矩负相关,与发动机转速无关;多因素共同作用时,换段质量的主次影响因素依次为充油流量、负载转矩、主油路压力、发动机转速;此外,采用重叠时序换段可显著改善换段质量。根据试验结果得出,为使该变速箱获得最佳的换段质量,其离合器主油路压力应取值4MPa,充油流量取值5L/min,重叠时序取值120ms。该结论为换段控制策略的制定提供了重要参考。     

插电式四驱混合动力汽车能量管理与转矩协调控制策略

为克服传统比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)以及模糊逻辑算法的缺陷、保障汽车经济性并改善乘员的乘坐舒适性,该文采用自适应模糊PID算法,建立了驾驶员模型。使用基于发动机输出转矩最优的能量管理控制策略,简述了驱动模式判别条件及转矩分配方法。提出1种"发动机调速+离合器模糊PID控制+发动机动态转矩查表+双电机转矩补偿控制"转矩协调控制方法,简述了模式切换步骤。在dSPACE实时仿真系统上对控制策略进行了硬件在环仿真。仿真结果表明,该控制策略在能量管理方面控制效果良好,动力部件的输出与控制策略完全吻合且平均车速误差下降37.1%。引入转矩协调之后,整车最大冲击度下降47.5%。该文的研究方法可以为制定复杂混合动力系统的控制策略提供参考。