自動(dòng)變速器液壓控制系統(tǒng)建模與模型簡化.pdf

1、車用自動(dòng)變速器的多檔化與精確控制的發(fā)展趨勢對變速器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制器的開發(fā)提出更高的要求?；谀Ｐ偷脑O(shè)計(jì),優(yōu)化方法是當(dāng)前汽車電子領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)的主要手段。為得到一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型,需要包含大量的狀態(tài)方程來描述物理細(xì)節(jié),因此計(jì)算速度較慢。而在硬件在環(huán)仿真、系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)、以及控制策略開發(fā)的過程中對模型計(jì)算速度提出了嚴(yán)格要求。因此在當(dāng)前建摸理論領(lǐng)域中,如何平衡仿真精度與計(jì)算速度是一個(gè)重要的問題。本文針對一款4速自動(dòng)變速器的液壓控制系統(tǒng),進(jìn)行

2、了數(shù)學(xué)建模研究,并針對其中的關(guān)鍵部件——高速電磁開關(guān)閥進(jìn)行多域耦合系統(tǒng)模型的簡化策略研究。通過實(shí)驗(yàn)對所建立模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文首先介紹鍵合圖理論,通過能量的觀點(diǎn),將各域動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行歸一化處理的方法,使得鍵合圖適用于分析具有多域動(dòng)力學(xué)過程相耦合特點(diǎn)的液壓控制系統(tǒng)。按照系統(tǒng)劃分、鍵合圖分析、數(shù)學(xué)表達(dá)的順序依次對液壓系統(tǒng)中的各液壓閥進(jìn)行分析、建模。其次為便于分析,將液壓控制系統(tǒng)劃分為離合器壓力控制子系統(tǒng)與系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)子系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力調(diào)

3、節(jié)子系統(tǒng)將油泵輸出壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值下,并根據(jù)不同檔位調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力,該子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通過變速器設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。離合器壓力控制子系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用在離合器與蓄能器作用盤上的壓力,電磁閥接受控制器的PWM型控制信號(hào),調(diào)節(jié)壓力控制閥進(jìn)而改變離合器壓力腔內(nèi)的作用壓力。電磁閥模型進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,而壓力控制子系統(tǒng)則通過實(shí)車實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,所建立的數(shù)學(xué)模型誤差在預(yù)定的?5％以內(nèi)。根據(jù)物理過程建立的詳細(xì)模型復(fù)雜度較高,并且由于系統(tǒng)中存在容

4、積較小的液壓腔,其充泄油時(shí)間常數(shù)較小,因此使得壓力-流量方程在步長大于1μs時(shí)發(fā)散。為保證計(jì)算精度而將仿真步長設(shè)為1μs會(huì)造成計(jì)算時(shí)間過長,限制了模型的實(shí)際應(yīng)用。因此采用基于能量的模型簡化策略對系統(tǒng)中最復(fù)雜的電磁閥模型進(jìn)行簡化。模型簡化策略根據(jù)能量評價(jià)指標(biāo),評估系統(tǒng)中能量元件的重要度而將次要元件刪除。本文通過修改基于能量的模型簡化策略,使其適用于多域耦合系統(tǒng),并通過電磁閥模型簡化實(shí)例,驗(yàn)證修改后的策略適用于本文建立的電磁閥模型。修正了簡