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无级变速器控制系统与硬件在环仿真研究
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官方公共微信金属带式无级变速器电控单元硬件在环仿真研究--《江苏大学》2009年硕士论文
金属带式无级变速器电控单元硬件在环仿真研究
【摘要】：
近年来无级变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)因能大幅提高车辆的动力性和经济性并减少排放污染,现已成为车辆工程领域内的研究开发热点之一。本文在江苏省科技攻关项目“车用无级变速器(CVT)电液控制系统关键技术的应用研究”(项目编号:BE2006019)的资助下,以金属带式无级变速电子控制单元的开发为应用背景,自主研究开发了金属带式无级变速器电子控制单元硬件在环仿真系统。首次设计了基于dSPACE/AutoBox的金属带式CVT电控单元硬件在环仿真试验平台,通过该平台对开发的车辆无级变速器电控单元及控制策略的仿真试验及测试,结果表明,该平台能够很好地实现对电控单元及控制策略的验证及优化,经其验证和优化后的电控单元及控制策略能够满足南汽Palio轿车等车辆产品的要求。
本文主要研究内容和创新点有:
(1)根据CVT的输入输出信号特性,设计了以TMS320F2812为控制处理核心的电子控制单元(Transmission Control Unit,简称TCU)硬件系统;在TCU软件设计方面,提出了软件分层模块化结构设计。
(2)创新性的提出了符合CVT电液系统特性的速比和夹紧力控制策略。确定了目标速比及目标夹紧力的模糊计算方法,在此基础上研发出鲁棒性强、控制效果优的模糊自适应PID速比控制器和夹紧力的模糊PID复合控制器。
(3)利用南京汽车集团前期工作积累的大量试验数据,建立了发动机及液力变矩器的仿真模型;依托汽车动力学原理以及汽车行驶方程建立了汽车动力学仿真模型;并将其与驾驶员模型、RTI接口集成为TCU硬件在环仿真集成模型。
(4)首次设计了基于dSPACE/AutoBox的金属带式CVT的TCU硬件在环仿真试验平台,并且利用该平台对TCU及控制策略进行了试验验证及优化,试验证明CVT速比控制和夹紧力效果良好,该平台能够很好地实现对电控单元及控制策略的验证及优化。经其验证和优化后的控制器进行南汽Palio轿车的实车道路试验,结果表明该控制器够满足汽车行驶要求,驾驶舒适性优于机械变速汽车,整车动力性和燃油经济性较好。
【关键词】：
【学位授予单位】：江苏大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：U463.212【目录】：
ABSTRACT6-11
第一章 绪论11-22
1.1 汽车自动变速器技术综述11-12
1.2 无级变速器的特点及种类12-15
1.2.1 无级变速器的特点12-13
1.2.2 无级变速器的种类13-15
1.3 金属带式无级变速器的发展和研究现状15-18
1.3.1 国外金属带式无级变速器的发展过程和研究现状15-16
1.3.2 国内金属带式无级变速器的发展过程和研究现状16-17
1.3.3 金属带式无级变速器的发展趋势17-18
1.4 硬件在环仿真的意义及形式18-19
1.4.1 硬件在环仿真的作用及意义18-19
1.4.2 硬件在环仿真的主要形式19
1.5 本课题研究目的及研究内容19-22
1.5.1 本课题研究目的19-20
1.5.2 课题主要研究内容20-22
第二章 金属带式CVT电控单元设计22-36
2.1 电控单元的硬件系统设计22-29
2.1.1 电控单元的中央处理器模块设计23-25
2.1.2 电控单元的信号输入模块设计25-27
2.1.3 电控单元的输出模块设计27-28
2.1.4 通信模块设计28-29
2.1.5 供电模块设计29
2.2 电控单元软件设计29-35
2.2.1 软件架构30
2.2.2 主程序设计30-35
2.3 本章小结35-36
第三章 金属带式CVT控制策略研究36-46
3.1 速比控制策略研究36-42
3.1.1 目标速比的确定36-38
3.1.2 基于模糊自适应PID的速比控制策略设计38-42
3.2 夹紧力控制策略研究42-45
3.2.1 保证转矩传递的夹紧力唯一控制原理42-44
3.2.2 目标夹紧力的模糊计算44-45
3.2.3 实际夹紧力的模糊PID复合控制策略设计45
3.3 本章小结45-46
第四章 硬件在环仿真模型的设计46-58
4.1 仿真模型车辆参数的选取46
4.2 发动机模型46-51
4.2.1 稳定工况下的发动机性能特性模型47-49
4.2.2 非稳定工况下发动机性能特性模型的修正49-50
4.2.3 发动机转速调节特性50-51
4.2.4 发动机的仿真模型51
4.3 汽车动力学模型51-54
4.4 液力变矩器模型54-56
4.4.1 液力变矩器的数值模型54-55
4.4.2 液力变矩器的动态特性55-56
4.4.3 液力变矩器的仿真模型56
4.5 驾驶员模型56
4.6 带有RⅡ接口模块的集成模型56-57
4.7 本章小结57-58
第五章 硬件在环仿真试验平台设计及试验研究58-75
5.1 dSPACE系统58-61
5.1.1 dSPACE软件59-60
5.1.2 dSPACE硬件60-61
5.2 金属带式CVT的TCU硬件在环仿真试验研究61-71
5.2.1 硬件在环仿真试验平台结构及原理61-62
5.2.2 试验平台的功能62-63
5.2.3 硬件在环仿真试验平台硬件设计63-66
5.2.4 硬件在环仿真试验平台软件设计66-68
5.2.5 硬件在环仿真试验与分析68-71
5.3 电控单元的实车标定71-72
5.4 电控单元实车道路实验72-74
5.4.1 所需设备及试验方法72-73
5.4.2 试验结果分析73-74
5.5 本章小结74-75
第六章 全文总结与展望75-77
5.1 论文的工作总结75-76
5.2 后续工作展望76-77
参考文献79-82
攻读学位期间发表的学术论文82
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基于硬件在环仿真技术的无级变速器试验系统研究
摘　要：为合理评价CVT车辆的燃油经济性,结合了路面试验数据与软件仿真,建立基于硬件在环仿真技术的无级变速器（CVT）试验系统。CVT硬件在环仿真试验系统包括负载模拟,驾驶员模拟和油耗测量。负载模拟首先利用车辆路面试验数据,建立道路负载模型,再通过复合控制的方法,抑制多余力矩的产生,合理控制负载电机输出扭矩,模拟汽车行驶时的道路负载。驾驶员模型是将循环工况的目标车速和实际的车速作为模型的输入,目标节气门开度作为模型的输出,再通过电子控制器控制节气门开度模拟驾驶员动作。最后通过完成标准循环工况下的油耗测试和评价,验证系统的合理性。
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