双状态CVT电液系统动态特性分析及速比控制研究

摘要

作为在上世纪九十年代发展起来的第二代CVT，双状态CVT充分利用了液力变矩器对外载荷的自动适应性能和过载保护性能，明显改善了CVT车辆的起步性能、低速行驶性能和加速性能。而且，由于其增矩变速功能，进一步拓宽了整个变速器的速比变化范围，使得发动机按最佳经济性工作线运行更加可行，提高了燃油经济性。因此，双状态CVT已成为当今世界汽车无级变速传动的主流方向。 本文以课题组自行研制的新型双状态CVT为研究对象，在前人工作的基础上，进一步明确了该系统的基本结构组成、工作原理以及传动特性，并将电液控制系统分为六大部分，详细讨论了各个子系统的功能，分析了液压系统的工作原理及设计思想。其中，重点研究了夹紧力电液系统和速比电液系统的动态特性。应用功率键合图理论，首先建立了夹紧力控制系统的键合图模型，推导了非线性状态方程，对其动态特性进行仿真研究，找出了影响系统动态特性的关键因素。然后，建立了速比控制阀的键合图模型，导出了其非线性状态方程并对其动态特性进行分析，得出了速比控制阀关键参数的变化对其动态特性的影响规律，在此基础上，建立了速比控制系统的数学模型，通过仿真研究分析其动态特性。这些工作为双状态CVT用控制阀的优化设计及电液系统的动态特性分析提供了理论依据。 本文将上述建立的速比控制系统非线性状态方程，经过合理的线性化处理，得出面向控制器设计的速比控制系统传递函数模型。重点探索讨论了DMC-PID串级控制在CVT速比控制中的应用，并进行了与传统PID控制的对比仿真研究。仿真结果表明，DMC-PID串级控制使系统具备较好的鲁棒性和良好的跟踪性，可明显改善系统的动静态性能。另外，以本速比控制系统为研究对象，通过仿真研究，总结了DMC控制参数的选取规律。 本文最后部分进行了比例溢流阀、比例减压阀的压力阶跃响应试验和PID控制下的阶越性速比跟踪试验。试验结果验证了所建数学模型是正确的、合理的、有较高的精度，可以用来分析和预测CVT用液压阀的动态特性以及对速比控制策略和算法的仿真研究。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1 CVT的发展状况

1.1.1汽车无级变速传动

1.1.2国外双状态CVT的研究和应用概况

1.1.3国内双状态CVT的研究和应用概况

1.2状态CVT液压系统的动态特性研究

1.2.1双状态CVT液压系统动态特性研究概况

1.2.2状态CVT液压系统动态特性研究方法

1.3双状态CVT速比控制研究概况

1.4本文的选题背景、意义和主要研究内容

1.4.1选题的背景和意义

1.4.2主要研究内容

第2章 双状态CVT基本结构及电液控制系统原理

2.1双状态CVT基本结构

2.1.1金属带式变速机构

2.1.2液力变矩器

2.1.3前进/倒退切换机构

2.1.4齿轮传动机构

2.2电液控制系统原理

2.2.1液压泵

2.2.2夹紧力电液控制系统

2.2.3速比电液控制系统

2.2.4前进/倒退离合器电液控制系统

2.2.5液力变矩器供油及闭锁控制系统

2.2.6冷却润滑系统

2.3本章小结

第3章 双状态CVT电液控制系统动态特性分析

3.1功率键合图理论

3.1.1广义变量

3.1.2基本键合图元

3.1.3系统键合图的增广

3.1.4状态变量的确定

3.2夹紧力电液控制系统动态特性分析

3.2.1比例溢流阀的键合图模型

3.2.2确定状态变量

3.2.3推导状态方程

3.2.4仿真试验及结果分析

3.3速比电液控制系统动态特性分析

3.3.1比例减压阀动态特性分析

3.3.2速比电液控制系统动态特性分析

3.4本章小结

第4章 双状态CVT速比的DMC-PID串级控制研究

4.1实现速比控制的方法

4.2面向控制器设计的速比控制系统传递函数模型

4.3速比的DMC-PID串级控制与仿真

4.3.1 PID控制原理

4.3.2 DMC算法

4.3.3 DMC-PID串级控制系统结构设计

4.3.4 DMC设计参数的选择

4.3.5仿真试验

4.4本章小结

第5章 双状态CVT电液系统动态特性及速比控制试验

5.1试验的主要内容和目的

5.2试验台总体方案

5.2.1液压阀综合试验台

5.2.2 CVT试验台架

5.3试验结果与分析

5.4本章小结

全文总结与建议

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文