楔形離合器的設計、建模與換擋性能優(yōu)化控制研究.pdf

1、提高燃油經(jīng)濟性和保護環(huán)境是目前汽車技術的趨勢。在過去，液壓系統(tǒng)具有功率密度高與布置靈活的優(yōu)點，被廣泛應用于汽車執(zhí)行器中。然而，由于其存在一定寄生能量損失的缺點而逐漸被機電系統(tǒng)所替代。對于后者，最大的技術挑戰(zhàn)是：在不改變車輛現(xiàn)有的12V或42V電壓的前提下，對電機電流需求較大。尤其是像離合器執(zhí)行機構那樣較大力/力矩的應用場合。進而導致了更多的電能量損失與電磁干擾，大大提高了成本。于是，需要力矩放大機構來減小電流需求。
　　楔形機構具

2、有“自增力”的特點，能夠在較小的驅(qū)動力下產(chǎn)生巨大的作動力。因此，本論文的目標為基于楔形機構開發(fā)一套離合器執(zhí)行機構，利用其自增力特性來減小電機的力矩需求。然而，在引入楔形機構的同時也帶來一些關鍵性問題。首先，楔形機構的自增力特性與特定的應用場合與參數(shù)條件有關，執(zhí)行機構的具體設計過程中需要考慮具體變速箱空間結構和兼顧如何在離合器不同工況下均能實現(xiàn)自增力的作用；其次，楔形機構的自增力關系與離合器自身的非線性因素相結合，使得系統(tǒng)具有復雜的動力學

3、特性，需要對其進行完整的動力學建模與分析研究；然后，離合器從滑摩到靜止狀態(tài)的切換過程使楔形機構自增力倍數(shù)發(fā)生變化，導致?lián)Q擋扭矩沖擊的問題，需要提出相應的優(yōu)化控制方法；最后，考慮到自增力特性放大了輸入誤差量而使系統(tǒng)對離合器參數(shù)的時變與工況的改變更為敏感，從而對楔形離合器的控制器提出了較高的魯棒性要求。針對以上關鍵問題，本文展開了相應的研究工作。
　　最后，本文通過著重解決上述幾個關鍵問題，得出以下主要結論：1）所設計的楔形離合器執(zhí)行

4、機構結構緊湊，能夠集成到AT中并且實現(xiàn)離合器結合與分離的功能；2）通過數(shù)學分析得出了楔形機構關鍵參數(shù)的設計準則，由仿真和實驗驗證了執(zhí)行機構的自增力特性，并且相比于液壓執(zhí)行機構具有更快的響應；3）通過電機驅(qū)動扭矩和發(fā)動機扭矩協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化方法，解決了楔形機構帶來換擋過程扭矩沖擊的問題，也優(yōu)化了滑摩損耗、摩擦片溫升等方面的換擋性能；4）最后，在普通PID反饋控制的基礎上加入增益自調(diào)整機制進行楔形離合器轉(zhuǎn)速差跟蹤理想?yún)⒖蓟η€的控制，提高了