在机械式自动变速箱设计中对自适应离合器应用过程控制 机械设计毕业论文翻译.doc

附录B（译文） 在机械式自动变速箱设计中对自适应离合器应用过程控制 摘要：基于对离合器结合过程控制对象和自适应性要求进行的详细分析，有一个主要依靠速度信号而不是依靠离合器的位移信号的控制策略被提了出来。这要考查冲击度和滑摩功，因为对于启动状态下的车辆，大多使用这两个量进行质量评估指标。自适应控制系统和它所涉及到的模式都已经被深入的分析。以不同初始状态齿轮和不同公路条件的自适应性为例，现场试验结果表明在车辆启动时，大多数的自适应性控制策略是可以实施的。这些现场试验得到的实验测试数据给出了一个令人比较满意的结果。 关键词：机械式自动变速箱（AMT）；变速箱；自适应控制；主离合器接合 无论湿式或干式，对于主摩擦式离合器的接合过程控制策略是车辆技术领域的焦点，一些控制策略是凭借主离合器的位移信号。在我们的调查研究中，那些基于主离合器输出轴速度信号的自适应控制策略已经得到发展。这已经被证明有广泛的适应性。 1.控制对象和自适应要求 那些普遍用于车辆启动阶段的质量评估指标是冲击度和滑摩功。 冲击度—就如车辆启动阶段的平滑性指标评估，冲击度是车辆纵向加速度的比率。根据定义，冲击度的公式为： j=da/dt=d2v/dt2 (1) 式中，j为冲击度，v和a分别是车辆行驶速度和加速度 根据车辆动力学，车辆行驶速度是由发动机牵引力和运动阻力达到平衡时决定的，它可以表达为： (2) 式中，是发动机输出扭矩，G是车辆总质量，r是车轮半径，f和分别是道路阻力系数和坡道倾角，为空气阻力系数。A是迎风面积；δ是质量系数；和分别是变速箱速率和主传动装置的速率；是传动效率。 在汽车启动的牵引瞬间的牵引力与引擎的输出。它取决于主离合器的传动转矩。在方程（2）中的 替换，并且同时注意到可以忽略不计，因为汽车速度非常小。而表达式dv/dt 是可计算的。对其求道并带换方程（1）的结果，式子就变为 式中，。 方程（3）表明：冲击度根本上是由主离合器传递扭矩工作时，由于扭矩扰动而引起的。更近一步讲，车辆启动时的抖动，是与主离合器传递扭矩的变化率成比例的。 主离合器传递扭矩的过程可以被分解为三个阶段。每个阶段中扭矩值都不相同，且它们都有自己符合的方程表达式： 式中分别代表三个阶段的扭矩值；是摩擦系数，是关于摩擦表面温度以及相对扰动速度的函数；是主离合器的装配压力。它的值取决于主离合器踏板的位移；是离合器踏板的自由行程。是摩擦半径；z是摩擦片的数目；是匀速时的阻力矩。 显然，在三个阶段里，传递的扭矩值是离散的。当工作在这三个阶段里时，扭矩值是不连续的，并在三个值之间变动，特别是刚刚经过滑动阶段时，如果主离合器的结合速度过快，由于主离合器扭矩裕量的存在，传递转矩值在瞬时就可能大大超过路面阻力。在速度同步的瞬间，传递转矩就会不可避免的迅速下降。然后一个巨大的震动峰值就会出现。 摩擦功——摩擦功主要产生在滑动阶段。摩擦功W的计算方程是： 式中分别是主离合器开始滑动和结束滑动的时刻，分别是引擎角速度和主离合器输出轴的角速度。 根据方程（5），以下的方法可以用来减少摩擦功：1，降低速度差（）。2，缩短滑动时间（）。3，减低主离合器滑动阶段的传递转矩。但是，这将会降低主离合器转动速度的增大率，进而导致滑动时间的延长，其结果反而是增大了摩擦功。 1.2 自适应性需求。 从方程（2）到（5），可以看出：很多车辆的动态参数影响着抖动和摩擦功。所以，主离合器接合控制应适应一下几种工作情况的变化： 1、主离合器结构参数的变化。这包括摩擦材料的差异，以及由磨损和温度带来的间隙和摩擦系数的变化。 2、路况的变化。 3、不同的起步档位。主离合器传递功率的大小因不同的档位而变化，因为不同的档位会带来不同的传动比。不同的转矩值在传递给轮胎后，也会给车辆的驱动力和起步时动态参数带来影响。 4、驾驶风格的不同。 5、传感器信号的漂移。包括主离合器位移传感器不同的初始安装位置以及车辆行驶过程中信号的漂移。 6、环境温度的变化。 2 基于速度信号的自适应控制策略 2.1 自适应控制系统 以上介绍的影响因素为我们提出了很苛刻的要求，并且设计一个基于机械模型的控制系统是很难达到的。所以，刚才提到的基于速度的自适应控制系统由此诞生。（见图1） 它有两个回环，里面的一个环包含控制器和主离合器，外面的环包含参考模型和自适应循环。控制器输出的PWM/PFM 信号经过自适应控制算法后得到矫正。 根据对车辆动力学的讨论，对抖动和摩擦功的控制与主离合器传递扭矩大小的变化率息息相关。但是，扭矩传感器不能安装在控制系统中，所以，扭矩的动态信号不能直接收集。一些研究员采用的一种方法是通过控制主离合器结合的位移来控制转矩的输出。但是位移