本文關(guān)鍵詞：自動(dòng)膜片彈簧離合器接合轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)和最優(yōu)控制研究

  更多相關(guān)文章： 自動(dòng)膜片彈簧離合器 轉(zhuǎn)矩估計(jì) 線性二次型最優(yōu)控制 卡爾曼濾波

【摘要】：本文以應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)客車的自動(dòng)膜片彈簧離合器系統(tǒng)為研究對象,針對同軸并聯(lián)混合動(dòng)力車離合器控制的特殊需求,提出并設(shè)計(jì)了自動(dòng)膜片彈簧離合器接合轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)估計(jì)算法和基于線性二次型理論的離合器轉(zhuǎn)矩最優(yōu)跟蹤控制方法,為HEV自動(dòng)離合器的轉(zhuǎn)矩控制策略研究打下了基礎(chǔ)。在HEV整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)及自動(dòng)離合器力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,建立了HEV自動(dòng)離合器及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。對機(jī)電式離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)理分析,建立了離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。在考慮離合器從動(dòng)盤總成軸向彈性特性、蓋總成載荷特性與分離特性以及摩擦系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上,建立了以分離軸承行程為輸入,以離合器傳遞轉(zhuǎn)矩為輸出的離合器轉(zhuǎn)矩特性計(jì)算模型,并進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。以離合器主動(dòng)端、從動(dòng)端動(dòng)力學(xué)方程為基礎(chǔ),以相鄰時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)(或電機(jī))轉(zhuǎn)速和離合器傳遞轉(zhuǎn)矩為狀態(tài)向量,設(shè)計(jì)了用于離合器轉(zhuǎn)矩估計(jì)的狀態(tài)空間模型,提出了基于卡爾曼濾波技術(shù)的離合器傳遞轉(zhuǎn)矩估計(jì)算法,在MATLAB/Simulink軟件下編程實(shí)現(xiàn)。對HEV起步和模式切換下的離合器傳遞轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了估計(jì),并與離合器轉(zhuǎn)矩仿真計(jì)算值進(jìn)行了比較。誤差分析表明,所提出的離合器轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法可行、有效。在離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩操縱特性分析的基礎(chǔ)上,提出了離合器行程-轉(zhuǎn)矩特性的分段線性化方法,以離合器傳遞轉(zhuǎn)矩和執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù)為狀態(tài)向量,建立了系統(tǒng)狀態(tài)空間模型,提出了結(jié)合卡爾曼濾波和線性二次型最優(yōu)控制的離合器轉(zhuǎn)矩控制方法,設(shè)計(jì)了離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的線性二次型控制器。研究了二次型性能指標(biāo)函數(shù)加權(quán)矩陣對離合器轉(zhuǎn)矩控制的影響。采用遺傳算法對加權(quán)矩陣進(jìn)行了優(yōu)化。在自動(dòng)離合器數(shù)學(xué)建模、離合器轉(zhuǎn)矩估計(jì)和線性二次型最優(yōu)控制算法的基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于Matlab/Simulink環(huán)境的HEV自動(dòng)離合器仿真平臺(tái)。對HEV發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)車輛起步和純電驅(qū)動(dòng)/發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式切換過程進(jìn)行了仿真研究。分別采用試湊法和遺傳算法優(yōu)化的最優(yōu)反饋增益矩陣進(jìn)行仿真,將離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的控制仿真值和期望值進(jìn)行了比較,分析了二者的誤差特性。結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的基于卡爾曼濾波實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩估計(jì)和線性二次型最優(yōu)控制的離合器傳遞轉(zhuǎn)矩控制方法是可行的,經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化的最優(yōu)反饋增益,能夠更準(zhǔn)確地跟蹤離合器設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩,進(jìn)一步提高了控制性能。
【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)膜片彈簧離合器 轉(zhuǎn)矩估計(jì) 線性二次型最優(yōu)控制 卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7;U463.211
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.2 自動(dòng)膜片彈簧離合器的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 自動(dòng)膜片彈簧離合器控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 自動(dòng)膜片彈簧離合器轉(zhuǎn)矩特性建模與估計(jì)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 自動(dòng)膜片彈簧離合器控制研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 基于卡爾曼濾波的汽車參數(shù)估計(jì)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 最優(yōu)控制理論在離合器上的應(yīng)用19
• 1.6 本文研究框架和主要內(nèi)容19-21
• 2 車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與自動(dòng)離合器建模21-45
• 2.1 車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模21-25
• 2.2 離合器轉(zhuǎn)矩操縱特性建模25-39
• 2.2.1 膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)與工作原理25-28
• 2.2.2 膜片彈簧載荷變形特性計(jì)算模型28-29
• 2.2.3 膜片彈簧離合器壓緊力操縱模型29-34
• 2.2.4 膜片彈簧離合器傳遞轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型34-39
• 2.3 自動(dòng)膜片彈簧離合器狀態(tài)邏輯判斷模型39-41
• 2.4 離合器執(zhí)行器特性分析與建模41-43
• 2.4.1 永磁直流電機(jī)數(shù)學(xué)建模41-43
• 2.4.2 離合器執(zhí)行器減速機(jī)構(gòu)與絲桿機(jī)構(gòu)建模43
• 2.5 本章小結(jié)43-45
• 3 基于卡爾曼濾波的離合器轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)45-63
• 3.1 離散系統(tǒng)經(jīng)典卡爾曼濾波算法結(jié)構(gòu)及流程45-48
• 3.2 離合器轉(zhuǎn)矩估計(jì)的卡爾曼濾波算法48-54
• 3.3 車輛模式切換過程離合器轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)仿真54-57
• 3.4 車輛起步過程離合器轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)仿真57-60
• 3.5 噪聲矩陣對卡爾曼濾波器的影響分析60-61
• 3.6 本章小結(jié)61-63
• 4 基于實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩估計(jì)的離合器最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)63-83
• 4.1 線性二次型最優(yōu)控制器原理與分類63-66
• 4.2 基于實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩估計(jì)的離合器最優(yōu)控制過程分析66-67
• 4.3 自動(dòng)離合器分段線性狀態(tài)空間模型67-72
• 4.3.1 離合器分離載荷特性分段線性模型67
• 4.3.2 離合器轉(zhuǎn)矩操縱特性分段線性模型67-70
• 4.3.3 系統(tǒng)分段線性狀態(tài)空間模型70-72
• 4.4 離合器控制過程可控性和可觀性分析72-74
• 4.5 離合器轉(zhuǎn)矩線性二次型最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)74-76
• 4.6 基于遺傳算法的二次型性能指標(biāo)函數(shù)加權(quán)矩陣優(yōu)化76-81
• 4.6.1 遺傳算法基本原理76-77
• 4.6.2 基于遺傳算法的加權(quán)矩陣優(yōu)化77-81
• 4.7 本章小結(jié)81-83
• 5 基于轉(zhuǎn)矩估計(jì)的自動(dòng)離合器轉(zhuǎn)矩跟隨控制仿真83-95
• 5.1 離合器傳遞轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計(jì)分析83-84
• 5.2 車輛起步離合器最優(yōu)控制仿真84-88
• 5.2.1 期望轉(zhuǎn)矩分配車輛起步過程仿真84-86
• 5.2.2 車輛起步過程離合器轉(zhuǎn)矩跟隨控制仿真86-88
• 5.3 車輛模式切換過程離合器最優(yōu)控制仿真88-93
• 5.3.1 期望轉(zhuǎn)矩分配車輛模式切換過程仿真88-90
• 5.3.2 模式切換過程離合器轉(zhuǎn)矩跟隨仿真90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-95
• 6 全文總結(jié)與展望95-97
• 6.1 全文總結(jié)95-96
• 6.2 工作展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果101-105
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集105

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱茂桃,夏長高,高翔;膜片彈簧疲勞斷裂的試驗(yàn)分析[J];汽車工程;2001年02期

2 王洋,高翔,陳祥,朱茂桃;膜片彈簧設(shè)計(jì)的概率優(yōu)化研究[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年01期

3 張楓念;;用蒙特卡洛法對膜片彈簧的兩個(gè)主參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];傳動(dòng)技術(shù);2007年04期

4 婁岳海;高翔;;膜片彈簧載荷特性概率計(jì)算的分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2008年04期

5 郭瑞峰;錢志博;關(guān)紅明;;離合器膜片彈簧模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];汽車技術(shù);2008年11期

6 張鐵山;;膜片彈簧大端載荷與變形特性計(jì)算方法的誤差分析[J];汽車技術(shù);2009年01期

7 李濤;王曉廣;劉玉紅;;轎車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2009年23期

8 肖峻;柳承軍;莫易敏;劉安陣;;膜片彈簧杠桿比及厚度對其載荷-變形特性影響的研究[J];機(jī)械制造;2009年09期

9 張文華;;膜片彈簧式離合器的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];應(yīng)用能源技術(shù);2009年12期

10 馮淵;高翔;夏長高;;離合器膜片彈簧幾何尺寸離散性研究[J];汽車技術(shù);2010年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉永超;劉道勇;;雙膜片彈簧制動(dòng)氣室有限元分析[A];第二屆中國CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

2 張峻霞;岳東鵬;;汽車離合器膜片彈簧的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[A];面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程——2001年“面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程”學(xué)術(shù)會(huì)議暨企業(yè)生產(chǎn)工程與產(chǎn)品創(chuàng)新專題研討會(huì)論文集[C];2001年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳志輝;膜片彈簧的力學(xué)性能分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

2 王輝;離合器膜片彈簧載荷變形特性研究[D];南京理工大學(xué);2009年

3 曾環(huán);車用離合器膜片彈簧運(yùn)動(dòng)仿真及優(yōu)化研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

4 馬群鋒;強(qiáng)化處理對膜片彈簧載荷變形特性的影響分析[D];南京理工大學(xué);2014年

5 唐華林;微型汽車離合器膜片彈簧模糊穩(wěn)健設(shè)計(jì)及有限元分析[D];南華大學(xué);2015年

6 張小帥;自動(dòng)膜片彈簧離合器接合轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)和最優(yōu)控制研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 胡靜;捷達(dá)轎車離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì)與研究[D];長春理工大學(xué);2008年

8 劉安陣;微型汽車離合器膜片彈簧力學(xué)分析與研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

9 燕展存;基于遺傳算法的摩擦片和膜片彈簧并行優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];南華大學(xué);2013年

10 張利輝;基于膜片彈簧疲勞壽命分析的汽車離合器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

，

本文編號：1040424