Dynamic Performance Simulation of Power Shift Clutch During Shift

Based on the theoretical analyses, the dynamic and mathematical models of the system were developed. The models were implemented in the ambit of the Matlab/Simulink environment, and an integrated simulation model was developed. The dynamic performance of the power shift clutch during engagement and disengagement was studied by using this assembly model. The sliding speed, torque transmitted through the clutch, and the rate at which energy is dissipated during the process were determined. Using this model, the calculation during simulation can be simplified. This lays a foundation for the dynamic performance research on the power train with the power shift clutch, and provides a powerful tool for developing an automatic, electronically controlled transmission.

Application of clutch to clutch gear shift technology for a new automatic transmission

For the purpose of engineering development for a new 8-step speed automatic transmission,a simplified dynamic model for this gearbox was established and key parameters which affected the shift quality were analyzed.Aiming at four different shift types,the ideal characteristics of shift clutch and engine control were set up.By using torque estimation method,PI slip control algorithm and engine coordinated control principle,the control model and transmission controller were well developed for three shift phases which included rapid-fill phase,torque phase and inertia phase.The testing environment on the rig and prototype vehicle level was built and the testing results obtained in ultimate condition could verify the accuracy and feasibility of this shift control strategy.The peak jerk during shift process was controlled within ±2 g/s where the smooth gearshift was obtained.The development proposal and algorithm have a high value for engineering application.

Dynamic Simulation and Valve Structure Optimization of an Electro-Hydraulic Clutch Shift Control System in an Automatic Transmission

The electro-hydraulic clutch control system controls the transferred torque of gear-shifting clutches in clutch-to-clutch transmissions. A nonlinear dynamic model of an electro-hydraulic clutch shift control system is presented. The mechanical and fluid subsystems of all valves are investigated, including their interactions. Model validation of the electro-hydraulic valve system is performed by comparing the simulated and measured pressure curves. The dynamic characteristics of the electro-hydraulic clutch shift control system with different supply pressures and different fluid temperatures are simulated and evaluated. It is found that pipes which are often ignored between the electro-hydraulic valve system and the clutch piston,have strong influence on clutch piston chamber pressures. In order to satisfy the required time and reduce the fluctuation of the clutch piston chamber pressures,the orifices' diameters and valve structure are optimized.

汽车自动变速器换挡控制自动校准算法研究

为改善自动变速器的换挡特性,提出了一种基于模型的自动变速器离合器液压自动校准方法,实现离合器换挡参数的自动调整。该校准方法包括自动变速器仿真模型、车辆仿真分析算法和基于优化过程的自动校准算法,并在优化过程中进行迭代仿真和分析。以通电换挡为研究对象,仿真结果表明无论是通电升挡,还是通电降挡,该方法均能够有效地执行离合器液压曲线的基本映射,通过所提出的校准方法能够缩短实际车辆试验前的校准时间,提高自动变速器开发过程的效率。

采棉机动力换挡液压系统仿真与试验

为保证采棉机动力换挡过程中动力输出的连续性,以多个离合器为研究对象,提出区域交叉控制策略,设计采棉机动力换挡传动方案及换挡液压系统,分析并搭建采棉机液压传动系统模型,分析离合器、制动器、马达、行车速度与其电磁阀阀芯位移量响应情况。试验结果表明:采棉机速度曲线平滑上升,换挡过程无动力中断,无明显动力换挡冲击,验证了策略的有效性。

双离合器变速箱换挡集成学习控制器设计及分析

为了提高车辆运行的稳定性,设计了一种双离合器DCT变速箱换挡集成学习控制器。基于预测模型建立MPC控制器,以补偿转矩保障转速精准追踪。研究结果表明,在0.11 s时DCT开始出现升挡转矩相,车速整体维持稳定变化的态势,车辆冲击度的最大值是4.8 m/s^(3),有利于大大提高换挡的稳定性。相比其他控制方法,基于经验知识MPC换挡方案获得更优的平顺性控制效果,滑摩功也发生降低,可以更快完成动力响应。该研究有助于提高汽车自动控制,为后续的换挡控制奠定理论基础。

大功率拖拉机湿式离合器液压系统建模与验证

湿式离合器是动力换挡拖拉机执行换挡动作的关键部件,具有复杂、高阶、强非线性等特征。首先,通过分析大功率动力换挡拖拉机湿式离合器液压系统的结构与工作原理,建立了其数学模型;然后,基于MATLAB和AMESim搭建了系统仿真模型;最后,通过对比MATLAB与AMESim模型仿真结果,验证了所建数学模型的准确性。研究成果可为离合器压力控制及换挡品质控制研究提供模型基础。

大功率拖拉机湿式离合器液压系统特性分析

大功率拖拉机湿式离合器具有复杂、高阶、非线性强等特点,是动力换挡变速箱(Power Shift Transmission,PST)执行换挡动作的关键部件。首先,分析了大功率动力换挡拖拉机湿式离合器液压系统的组成和工作原理,然后,搭建了基于dSPCE的湿式离合器液压系统试验台,开展了湿式离合器液压系统特性试验,分析了比例减压阀和湿式离合器的稳态特性和动态特性。最后,通过改造离合器试验台,采集离合器活塞位移和离合器油压,掌握了PST湿式离合器的活塞位移行程和基本运动特性。研究成果可为离合器压力控制和换挡质量控制研究提供模型依据。

基于工况识别的纯电动汽车2DCT换挡策略研究

为使纯电动汽车具有更好的经济性,同时保持较好的动力性,针对自主研发的纯电动汽车两挡干式双离合变速器(2DCT),提出一种基于工况识别的实时换挡策略。通过径向基神经网络预测车速,利用动态规划提取7种循环工况的最优换挡点,并搭建基于相似度比对的工况识别模型,对车辆行驶工况进行识别,实现实时换挡。基于MATLAB/Simulink进行仿真并完成2DCT台架实验。结果表明,提出的基于工况识别的实时换挡策略能同时兼顾车辆的经济性和换挡频率。

基于LADRC的纯电动汽车双离合变速器换挡控制

针对纯电动汽车两挡双离合自动变速器(two-speed dual-clutch transmission,2DCT)换挡控制模型及参数的不确定性和存在的未知干扰,提出了一种线性自抗扰(linear active disturbance rejection controller,LADRC)换挡控制策略。首先建立2DCT换挡过程动力学模型,并分析了换挡过程;然后考虑控制模型的不确定性及未知干扰,将LADRC控制器应用到换挡过程对期望角速度进行跟踪,并采用扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对扰动进行实时估计,并加以补偿,最后与PID控制进行对比。仿真和实验结果表明,该控制器跟踪误差更小,鲁棒性强,能保证良好的换挡品质。

基于模型预测控制的AMT自动离合器控制研究

离合器控制是影响自动变速器换挡平顺性的重要因素,传统的控制方法难以对自动离合器这种大滞后、非线性系统进行精确的控制。综合考虑将换挡平顺性和发动机稳定运转等因素作为系统约束,以换挡时间最短、滑磨功和冲击度最小作为设计目标,设计了基于模型预测控制(MPC)算法的自动离合器结合控制器。通过仿真和实车试验验证,与模糊逻辑控制算法相比,模型预测控制算法能有效地降低换挡过程中的冲击度和滑磨功,提升了换挡品质。

基于FIPID的PST湿式离合器压力控制方法

拖拉机动力换挡过程中湿式离合器油压实际值与目标值存在偏差,在此采用模糊免疫PID(Fuzzy Immune PID,FIPID)控制方法,以便对离合器油压实现跟随控制。构建湿式离合器驱动执行机构的数学模型,设计湿式离合器的模糊免疫PID控制器,并基于MATLAB/Simulink和AMESim平台分别建立控制模型和液压模型,对接合过程进行仿真分析。仿真结果表明:在方波信号下,模糊免疫PID的动态响应时间仅为0.069 s,正弦信号下的稳态误差为±0.020 1 MPa,跟踪控制效果优于PID与模糊PID,实现了离合器压力的有效跟踪控制。在运输工况下,与PID和模糊PID相比,模糊免疫PID的最大冲击度分别降低43%、29%,滑摩功分别增大18%、2%。在犁耕工况下,与PID和模糊PID相比,模糊免疫PID的最大冲击度分别降低53%、38%,滑摩功分别增大4%、2%。

基于扩张观测器的HMCVT换段离合器油压跟踪控制

针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离合器数学模型,推导了油压控制系统的状态方程,使用扩张观测器对不匹配干扰进行估计,设计了一种能够快速收敛的全局终端滑模控制算法,并将干扰估计值补偿到控制算法中以提高控制精度和降低滑模控制的抖振。基于全局终端滑模控制算法设计了换段离合器油压跟踪控制器,通过试验对控制器效果进行了验证。结果表明,扩张观测器能够有效观测不匹配干扰,与传统终端滑模控制算法相比,基于本文算法设计的油压跟踪控制器动态响应时间仅为0.13 s,超调量为0.08 MPa,且无明显抖振。在换段过程中,冲击度降低12.7%,滑摩功减少10.2%,表明所提油压跟踪控制算法具有较好鲁棒性,能够改善换段离合器的接合品质。

Optimal gear shift control strategy for positive independent mechanical split path transmission with automatic shift system

An improvement strategy which controls the shift effort and the power summing planetary gear set of steering clutches and brakes have been proposed based on the dynamic model of synchroniser in order to decrease the wear of synchroniser inserts, make gear shift easy and reduce the shock noise for a positive independent mechanical split path transmission which attached an auto- matic shift system when shifting. A kinetics model for the process of synchroniser engagement is built and analyzed in the paper. Thus for optimizing the gear shift process which is divided into three phases a model reference fuzzy self-adaption system is adopted. Through a 6 000 km road experiment, the control strategy has proved feasible and dependable.

拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片温度场分析与试验

[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩擦副接合油压和摩擦副转速差时变曲线,分析滑摩转速差对摩擦副生热的影响。通过建立换段离合器对偶钢片有限元模型,研究不同时刻不同转速差下对偶钢片沿半径方向的温度分布规律。编写LABVIEW温度监测系统,设计拖拉机HMCVT换段离合器动力换段试验,并将温度试验结果与仿真结果进行对比分析。[结果]仿真得到拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片瞬态温度场。结果表明不同时刻、不同位置、不同转速差下对偶钢片温升不同,转速差越大温升值越大,由于外齿毂和输入毂油孔处油液的冷却润滑作用,对偶钢片外径处温度相对内径和中径低,温升最高点出现在距对偶钢片圆心的81%处。仿真值与试验值曲线的变化趋势基本一致,同一时刻试验温升值略低于仿真温升值。[结论]本研究为解决重型拖拉机HMCVT换段离合器冷却润滑难题,提高换段离合器动力换段过程中传动系统使用性能及整车的可靠性提供理论依据。

拖拉机湿式离合器连续换挡温升特性仿真分析

针对拖拉机用湿式离合器的换挡过程,在分析传统拖拉机档位使用时间以及换挡时间的基础上,通过AMESim软件建立一维仿真模型,考虑与离合器毂的传热,仿真分析了湿式离合器连续换挡时热传递情况以及不同换挡频率下温升特性。结果表明:连续换挡7次后,温升幅度小于1℃。随着换挡频率加快,连续换挡后最高温度上升幅度逐渐增大。摩擦片瞬时传热量从大到小依次为油液、钢片、离合器内毂。钢片瞬时传热量从大到小依次为摩擦片、油液、离合器外毂。与离合器毂的瞬时传热量小于40 W,低于油液瞬时传热量的5%。

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。主要由液压离合器和行星轮系组成,结构简单,降低了制造成本,实现了拖拉机传统手动变速箱动力换挡功能,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。

基于扰动前馈补偿的HMT换段离合器控制方法

液压机械传动装置(hydro-mechanical transmission,HMT)是一种机-液耦合的强非线性系统,在换段过程中存在外界负载扰动和建模误差等因素影响其换段品质。该研究在分析HMT组成及工作原理的基础上,建立了HMT换段过程动力学模型和线性二次型控制模型,提出一种基于扰动前馈补偿的换段离合器控制方法,借助扰动观测器估计HMT换段过程的总扰动,将扰动补偿增益引入控制器的前馈项,实现扰动前馈补偿,并设计了抑制换段过程扰动的控制器。仿真结果表明,与未采用扰动前馈补偿控制相比,扰动前馈补偿控制的扰动值最大降低了48.9%、冲击度降低了27.8%、滑摩功减少了29.6%、换段时间减少了15.3%。最后通过试验验证了所提方法在快速处理换段过程扰动的同时,可较好地提升HMT的换段品质。研究结果可为液压机械传动装置的工程应用提供参考。

双离合变速器无动力降挡控制策略

降挡控制是双离合器变速器控制中的关键技术之一。提出了3种无动力降挡的控制策略,分别为基于离合器扭矩调速的控制策略、基于发动机扭矩请求调速的控制策略及基于发动机转速请求调速的控制策略,灵活的降挡控制策略可以匹配不同的客户,同时满足不同驾驶模式下的平顺性、经济性及换挡时间要求。

基于HMCVT换挡异常识别及保护方法研究

HMCVT为无动力中断换挡,出现换挡需求时,当前离合器松开的同时,目标离合器接合。但在实际工作过程中,存在换挡过程持续时间过长、速差过大等现象使离合器磨损严重,本文通过计算滑磨功,将换挡过程中离合器的磨损量化,当检测到单位时间内离合器滑磨功超过限值,采取保护措施,快速完成换挡或放弃换挡,以保证离合器动力传递功能。