【摘要】：隨著我國(guó)汽車的產(chǎn)量越來(lái)越高,越來(lái)越多的家庭擁有了私人汽車。物流的高速發(fā)展也使得對(duì)汽車的需求不斷增加。2010年我國(guó)預(yù)計(jì)汽車銷售量達(dá)到1800萬(wàn)輛。能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題變的更加重要。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器(Push V-belt Continuously Variable Transmission)因其節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多的被應(yīng)用在汽車上。 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比控制與夾緊力控制是其控制技術(shù)中最重要的兩個(gè)部分,由于結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)理的原因,傳動(dòng)比控制與夾緊力控制的耦合問(wèn)題一直困擾著這個(gè)領(lǐng)域的研究人員。原有的解決方法為了解決耦合而使無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率無(wú)法提高到更好的水平。 目前由于氣候、能源等各種問(wèn)題,節(jié)能減排的呼聲越來(lái)越高,而且金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率研究也有了很大的進(jìn)展。因此需要一種合適的控制方法能夠解決耦合產(chǎn)生的影響,使金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率的研究成果得到發(fā)揮。 因此,本文在金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率的研究基礎(chǔ)上對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比控制與夾緊力控制的耦合問(wèn)題進(jìn)行了以下幾個(gè)方面研究： 1)從金屬帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系入手,對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)合金屬環(huán)和金屬片的受力分析建立了金屬帶傳遞轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)效率較低的問(wèn)題,從三個(gè)方面對(duì)傳動(dòng)損失產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了研究,并建立了詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型。利用Matlab對(duì)傳動(dòng)損失的影響因素進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明,金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)損失受夾緊力的影響非常明顯。 2)對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)比控制與夾緊力控制之間的耦合關(guān)系進(jìn)行了研究。分析了兩者耦合關(guān)系的形成原因,確定了耦合的結(jié)構(gòu)及邏輯關(guān)系,并建立了耦合關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 提出了評(píng)價(jià)耦合影響程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)為傳動(dòng)比的變化量和傳動(dòng)比的變化率。通過(guò)對(duì)靜態(tài)徑向力學(xué)平衡、動(dòng)態(tài)徑向力學(xué)平衡和傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)金屬帶的受力情況的理論分析,提出了除輸入壓力外,初始傳動(dòng)比、負(fù)荷扭矩和初始夾緊力也是相對(duì)增益的重要影響因素。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論分析的結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。 3)通過(guò)解耦理論對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)比與夾緊力的解耦控制方法進(jìn)行了研究。 在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并分析了針對(duì)耦合問(wèn)題的三種夾緊力控制控制策略,在各種夾緊力控制模式下結(jié)合前人的研究,對(duì)耦合條件下的傳動(dòng)比控制策略進(jìn)行了研究,分析了不同控制策略的特點(diǎn)及對(duì)耦合現(xiàn)象的影響。并對(duì)各種控制策略的解耦效果做了較為詳細(xì)的分析。 針對(duì)夾緊力的滑轉(zhuǎn)控制模式進(jìn)行了分析,提出了在這種強(qiáng)耦合的模式下,需要設(shè)計(jì)一套較為復(fù)雜的控制方法解決耦合問(wèn)題。并在此基礎(chǔ)上,提出了反饋線性化解耦和前饋式補(bǔ)償PID控制兩種方案,并對(duì)這兩種方案的可行性進(jìn)行了分析。 4)通過(guò)實(shí)驗(yàn),對(duì)滑轉(zhuǎn)控制模式下金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的夾緊力與傳動(dòng)比控制之間的耦合進(jìn)行了研究。 設(shè)計(jì)了滑轉(zhuǎn)率測(cè)算方法,將偏移距造成影響進(jìn)行了分析,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了測(cè)算方法的準(zhǔn)確性。與未考慮偏移距的滑轉(zhuǎn)率測(cè)算方法相比準(zhǔn)確率提高了0.37%。 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了以滑轉(zhuǎn)率為目標(biāo)的夾緊力控制,分析了影響滑轉(zhuǎn)控制穩(wěn)定的因素,為滑轉(zhuǎn)控制下的耦合規(guī)律研究打下了基礎(chǔ)。 在實(shí)現(xiàn)了滑轉(zhuǎn)控制的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了兩種滑轉(zhuǎn)模式下不同負(fù)荷轉(zhuǎn)矩與不同傳動(dòng)比所對(duì)應(yīng)的滑轉(zhuǎn)率為2%時(shí)的臨界夾緊力測(cè)量方法。通過(guò)試驗(yàn)獲取了臨界夾緊力數(shù)據(jù)表,并用兩種測(cè)量方法相互驗(yàn)證,保證了測(cè)量的準(zhǔn)確定。 在臨界夾緊力確定的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了獲取耦合規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)大量的試驗(yàn),獲取了滑轉(zhuǎn)率為2%模式下,不同負(fù)荷轉(zhuǎn)矩條件,不同初始傳動(dòng)比位置時(shí),從動(dòng)缸壓力變化量與傳動(dòng)比相對(duì)增益量之間的關(guān)系。并分析了相對(duì)增益的變化規(guī)律和影響因素。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了,當(dāng)夾緊力變化量較大而傳動(dòng)比相對(duì)增益由于結(jié)構(gòu)原因而無(wú)法準(zhǔn)確體現(xiàn)耦合關(guān)系時(shí),將傳動(dòng)比變化率作為輔助手段描述金屬帶式無(wú)級(jí)變速器夾緊力與傳動(dòng)比的耦合關(guān)系。 5)為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的前饋式補(bǔ)償PID解耦控制器的效果,在原有試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上,針對(duì)所需要測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了改造,加裝了所需要的傳感器。 提出了將耦合相對(duì)增益規(guī)律數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化為前饋數(shù)據(jù)表的兩種方法,并利用實(shí)驗(yàn)方法獲取的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算方法的結(jié)果進(jìn)行了修正。 分析了在液壓缸壓力變化量足夠大而使傳動(dòng)比變化至極限位置的情況,提出了利用傳動(dòng)比變化率對(duì)此條件下的前饋補(bǔ)償值的補(bǔ)償規(guī)則。 分別在轉(zhuǎn)矩階躍工況下和傳動(dòng)比階躍工況下對(duì)前饋式補(bǔ)償PID解耦控制器的解耦控制效果進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,解耦控制器解耦效果明顯,基本解決了滑轉(zhuǎn)控制下的傳動(dòng)比控制與夾緊力控制的耦合問(wèn)題。 通過(guò)以上的研究,分析了金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的夾緊力與傳動(dòng)比控制之間的耦合關(guān)系,確定了耦合產(chǎn)生的相對(duì)增益的影響因素。通過(guò)試驗(yàn)獲取了金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的夾緊力與傳動(dòng)比控制之間的耦合規(guī)律。并對(duì)解耦控制策略進(jìn)行了研究和分析,確定了不同控制目標(biāo)下的解耦控制策略,并針對(duì)以提高傳動(dòng)效率為目的的滑轉(zhuǎn)率控制模式設(shè)計(jì)了前饋式補(bǔ)償PID控制策略,并在試驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)。為將來(lái)整車控制提供了研究基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH132.46

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姜正根,劇引芳,陳明鑒,范永華;HN7030微型汽車膠帶無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置試驗(yàn)研究[J];車輛與動(dòng)力技術(shù);1995年02期

2 李春青,彭建中,吳彤峰;國(guó)內(nèi)外汽車無(wú)級(jí)變速(CVT)技術(shù)的發(fā)展概況[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);2004年04期

3 楊亞聯(lián),秦大同,王紅巖,孫冬野;CVT無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)鋼帶的軸向偏移分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年06期

4 孫冬野,秦大同,楊亞聯(lián);金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年04期

5 廖建,孫冬野,秦大同;金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)效率的理論分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年03期

6 張偉華;謝里陽(yáng);程乃士;;金屬帶式無(wú)級(jí)變速器摩擦因數(shù)和傳動(dòng)效率的實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2006年12期

7 林昌華,楊巖;CVT輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械傳動(dòng);2005年04期

8 王紅巖,楊志華,白雪,裘熙定,周云山;金屬帶式無(wú)級(jí)變速器裝置帶輪工作面形狀與帶軸向偏移的分析[J];吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);1997年04期

9 唐月紅,沈慶云,許有信;三元二次樣條函數(shù)及其計(jì)算（Ⅰ）——高維數(shù)據(jù)擬合[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1996年05期

10 王紅巖,王立公,孫冬野;無(wú)級(jí)變速汽車的自適應(yīng)模糊控制研究[J];控制理論與應(yīng)用;2004年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 盧延輝;雙狀態(tài)無(wú)級(jí)變速器綜合控制策略研究[D];吉林大學(xué);2007年

2 付鐵軍;金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)器智能控制技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2004年

3 周美蘭;轎車無(wú)級(jí)變速器綜合模糊控制研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2006年

4 楊亞聯(lián);金屬帶無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];重慶大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 張樹(shù)培;汽車無(wú)級(jí)變速器滑轉(zhuǎn)率與夾緊力控制研究[D];吉林大學(xué);2007年

2 周正華;基于曲線曲面上的幾何造型方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

3 院義鋒;金屬帶式無(wú)級(jí)變速器速比控制的試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2005年

4 謝先平;汽車無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)建模與控制策略仿真研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2005年

5 鄒峰;基于ADAMS的CVT力學(xué)分析[D];上海交通大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2753026