提高工程车辆智能变速性能的综合控制研究

提高工程车辆智能变速性能的综合控制研究

赵克利[1]2004年在《提高工程车辆智能变速性能的综合控制研究》文中研究指明工程机械是我国机械工业的支柱产业之一,它在能源、水利、交通、国防建设等国民经济各个领域中发挥着巨大作用,工程机械行业的设计和制造水平反映了一个国家的综合实力和综合技术水平。通过对工程机械产品智能化控制的研究,提高工程机械及其动力传动系统的智能化控制性能,可大大提高工程机械产品的高新技术含量,使其具有更好的性价比。 带作业装置的自行式工程机械,即工程车辆,因其作业条件与作业状况复杂多变,采用各种新的检测、控制技术改善其动力传动系统的性能,使其在各种作业工况下作业更具智能化,效率更高,从而更大地减轻工程车辆驾驶员的作业疲劳强度。工程车辆作业时需克服很大的工作阻力,因而其不仅需要具有良好的动力性能,还需具有良好的牵引性能,保证机械发挥足够的牵引力,且发动机始终处于高效区工作,提高整车的经济性能,降低作业成本。 工程车辆的智能变速技术是目前工程车辆亟待研究和解决的核心技术之一。工程车辆智能变速技术已经进入智能化时代,控制策略的不断改进成为工程车辆自动变速技术发展的特点。 目前工程车辆智能换挡及换挡策略等问题仍未彻底解决。在国内,工程车辆智能换挡控制研究尚处于台架试验阶段;在国外,自动控制方面的技术水平领先于我国,已处于实际应用阶段,但其智能换挡研究仍然不是十分完善,采用智能换挡控制的工程机械产品还没有广泛地应用。 本论文通过对工程车辆动力传动系统及采用仿人智能模糊控制方法等多方面进行综合研究,以提高工程车辆智能换挡的综合性能,使工程车辆能够根据其行驶速度与负载变化状态智能换挡,并使发动机、液力变矩器与运行工况相匹配,在保证最佳作业效率的前提下,实现动力传动系统节能的目的,为工程车辆智能化换挡控制的产业化实施奠定基础。本研究得到国家自然科学基金项目(50075033)“工程机械智能自动变速技术研究”的资助。 论文以典型工程车辆ZL50装载机为样机,对其动力传动系统进行了动力学分析并建立了力学模型;将仿人智能模糊控制方法应用于工程车辆的智能换挡控制,确定了工程车辆变速系统的基于仿人智能模糊控制的自动换挡策略;应用MATLAB/SIMULINK软件,对ZL50装载机变速系统进行了动态建模和仿真;通过台架试验及结果分析,验证了系统数学模型的正确性和仿人智能模糊控制方法在工程车辆智能变速系统中应用的可行性;以具有对复杂系统的良好的适摘要应性、在线实时性、控制系统结构简单、作业工况全局最优性等性能为目标的仿人智能模糊控制,对目前工程车辆智能换挡控制的各种控制策略进行了分析总结,给出了各控制策略的优、缺点及智能换挡的控制模块。 1、结合国内外车辆自动变速技术及智能控制技术等资料,分析了工程车辆的作业特点及发展前沿,论述了自动变速技术的发展历史,总结出目前研究开发车辆自动换挡系统的重大意义。同时介绍了自动换挡系统的结构原理。针对自动控制技术的发展,就车辆自动变速方面的换挡控制策略及其发展历程、现状,进行了详尽的分析。提出本文主要研究内容,即研究工程车辆动力传动系统性能、结构及匹配,从系统工程和综合分析的观点,提出了采用仿人智能模糊控制的方法提高工程车辆智能变速的新途径。 2、以典型工程车辆Z肠O装载机为研究对象,对其动力传动系统进行了性能分析,并建立了数学模型。动力系统结合X6130柴油机建立了数学模型并进行了仿真试验,对发动机的动力性和经济性进行了性能分析。给出了液力变矩器的数学模型,结合YJ355液力变矩器对其性能进行了分析。重点在发动机与液力变矩器的合理匹配上进行了分析研究,分别选用带全制式调速器的柴油机及带两极式调速器的柴油机与液力变矩器进行匹配及性能对比分析,首次提出在工程车辆上采用两极调速器和不可透或透穿性小的液力变矩器的观点,并对其共同工作特性进行了分析研究,证明方案可行。 3、针对工程车辆的作业特点提出了自动变速的换挡原则,提出以车辆最佳牵引性能、动力性能及兼顾燃油经济性为换挡控制原则。对仿人智能控制HSIC (Human simulating玩telligent Control)方法进行了详尽的性能分析,该控制方法具有分层递阶的信息处理和决策机构、在线的特征辩识和特征记忆、开环与闭环综合控制、定性决策与定量控制相结合的多模态控制等基本特点。首次将仿人智能控制与模糊控制方法相结合应用于工程车辆的智能换挡控制,确定了工程车辆变速系统的基于仿人智能模糊控制的自动换挡策略,以工程车辆速度变化趋势为换挡控制参考项,采用双输入、单输出(即以车速及发动机油门开度为输入量,以变速器挡位为输出量)的控制方法,以控制系统结构简单、作业工况全局性能最优、在线实时性为控制原则,对复杂工程车辆变速系统进行了控制性能的分析研究。 4、应用M户JLAB/SIMUUNK软件,对ZLSO装载机变速系统进行了动态建模和仿真。以油门开度和车速为控制输入量,以发动机动态转速为输出量,建立了x613o柴油发动机子系统仿真模型。以发动机动态输出转速、变速器挡位、输出转速为输入信号,以传动系输出?

朱振宇[2]2004年在《工程车辆自动变速智能控制系统试验研究》文中研究说明车辆自动变速技术的发展已经进入智能化时代,将先进技术融入控制系统已成为车辆发展的趋势。在这其中,工程车辆由于其作业环境复杂、恶劣,作业任务多样,驾驶员频繁换挡导致劳动强度增大,作业生产率不高,传动效率难以保证,迫切要求将机器人技术应用到工程车辆中,开发具有智能化特征的车辆自动变速系统以适应工程车辆特殊的工作环境和提高工程车辆的使用性能。因此,在工程领域中研究和开发具有自主知识产权的车辆自动变速系统对打破外国产品的对我国的垄断、提高我国的经济综合实力具有重要而现实的意义。论文结合国家自然科学基金项目(50075033)“工程机械智能自动变速技术研究”,以ZL50轮式装载机的动力传动系统为研究对象,主要针对工程车辆液力机械传动系统实现自动变速的要求,以提高工程车辆传动系统工作性能、最大程度的发挥车辆动力性兼顾经济性为目的,应用车辆技术、电子技术、计算机技术、人工智能控制技术及传感器技术,在实现车辆自动变速智能控制方面进行了理论与试验研究。 现代工程车辆的动力传动系统主要包括发动机、液力变矩器和机械式变速器,液力变矩器在这其中起到了重要的作用,它具有对外载的自动适应性,不但可以减少动载荷冲击、改善车辆起步和低速重载性能,而且还可以实现小范围的无级变速。但是,由于变矩器自身所固有的液力损失大、传动效率低的缺陷,使得车辆传动系统总体传动效率有所降低。如何既能保持其自适应外载荷变化的优点,又解决其平均传动效率较低的缺点,并适应工程机械工作的特点及要求成为亟待开发推广的关键技术。针对工程车辆液力机械传动的特点,研究了工程车辆动力性和经济性换挡规律,并在此基础上提出了采用混沌神经网络智能控制技术的工程车辆自动换挡策略。建立了工程车辆自动变速智能控制系统,使车辆自动变速具有了智能化特征,能够适应外界载荷和环境工况的变化。自动变速系统在继承了神经网络控制技术优点的基础上,利用混沌优化算子进一步改善了系统控制的精度和响应的速度。文中还结合仿真技术,对车辆自动变速系统进行了仿真研究。同时开发了自动变速电子控制系统,进行了系统硬件和软件的设计和调试。最后在液力机械传动试验台上进行了控制算法的验证试验和自动变速控制系统综合性能的测试试验。试验结果表明:系统对工程车辆自动变速的智能控制是实时、有效和可靠的,能够在保证传动系统高效运行的前提下使车辆发挥最佳的动力性。以下将分章节介绍论文的研究工作:第一章绪论。分析了车辆自动变速技术的发展史和国内外自动变速技术的研究动态,介绍了自动变速在工程机械上的应用成果。结合我国国情,论述了在工程车辆(机械)上实现自动变速的重大意义。工程车辆实现自动变速智能控制,从技术上讲可以改善车辆传动性能、减轻驾驶员劳动强度、提高工作效率;从经济上看可以促进自主知识产权产品的开发能力和提高整车电控自动化水平。通过对电控自动变速系统组成原理和各种智能控制方法的介绍,论述了智能化是自动变速技术的发展趋势。对于工程机械自动变速这类结构复杂、过程非线性、控制精度要求较高以及应用多种高新技术的控制问题单靠一种智能控制方式已无法满足控制要求。因此,迫切需要某种综合的、集成的智能控制方法来解决越来越复杂的控制问题,从而可以弥补单一控制策略的不足,这也是智能控制技术发展的趋势。在分析前人研究成果的基础上,明确了论文的主要研究内容。第二章工程车辆动力传动系统控制模型。这一章是工程车辆液力机械传动研究的理论分析部分,以ZL50轮式装载机所装备的动力传动系统为研究对象,首先介绍了传动系统的结构形式及特点,包括X6130柴油机、YJ355型液力变矩器和4D180型动力换挡变速器,然后运用理论分析与试验数据相结合的方法建立了发动机、液力变矩器、发动机与变矩器的匹配工作、动力换挡变速器、车体、工况环境等动力学模型,并在此基础上给出了车辆行驶动力学方程,为后续的工程车辆自动变速控制系统的仿真开发乃至全文的研究工作奠定理论基础。第叁章工程车辆自动变速智能控制系统设计。这一章是论文的核心内容,全面、系统地论述了智能控制技术应用于工程机械液力机械传动系统变速控制的理论基础和实现方法。首先对车辆自动变速控制系统做了简单的阐述,明确了控制系统的目标、任务以及控制性能的评价指标。在此基础上介绍了自动变速控制系统的组成原理,重点了解了当前工程车辆自动变速应用最广泛的控制系统——电控液动自动变速系统以及它的液压系统工作原理。然后,对工程车辆自动换挡规律进行了研究。总结了单参数、两参数、叁参数换挡规律的特点和应用范围,从动力性、经济性、工作效率的角度介绍了应用自动换挡技术给车辆性能所带来的影响。为了制定工程车辆最佳换挡规律,对具体的研究对象——ZL50轮式装载机的作业方式、工作状态、控制信息、作业工况、外界环境以及驾驶员操纵方式做了一个全面的了解,以便根据装载机各方面的作业特征和工作特点来制定换挡时的目标模式,为装载机各工况下换挡特性的研究打下了理论基础。从装载机实际?

康怀亮[3]2012年在《工程车辆叁参数动力节能换挡规律研究》文中提出工程车辆(如装载机、推土机等)作业环境和工作条件复杂多变。为了适应外荷载的急剧变化,提高低速下克服重载的能力,其传动系统多采用液力变矩器串接机械变速箱的形式,但传动效率也因此而下降。采用多挡位变速箱能有效提高传动系统效率,然而频繁地换挡增加了驾驶员的劳动强度,使驾驶员容易疲劳,导致工作效率降低。另外,人工换挡具有很大的主观性和随意性,不同的驾驶技术水平对车辆的动力性、燃料经济性、乘坐舒适性影响极大。提高工程车辆作业效率、充分利用能源一直是其传动系统控制的目标。基于这种背景,产生了工程车辆的自动变速控制。目前,国际上各大着名的工程机械公司,包括沃尔沃、卡特彼勒、川崎、小松和采埃孚等公司已在在工程车辆上应用了各自的自动变速技术。这些公司大多采用的都是汽车常用的2参数(车速与油门)自动变速策略。然而工程车辆的工作特点与汽车有很大区别。工程车辆边作业边行驶,在一些典型工况(如土方作业等)下,用于作业的功率要占到发动机总输出功率的40%~60%,并且随着作业载荷的变化,发动机输出的功率一直处于波动状态。当前应用的换挡控制原理均未考虑作业载荷变化对换挡的影响(或简单地将作业载荷设为定值),因此无法获得最佳换挡效果。本文结合高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(200801830028)“工程车辆新型3参数自动变速技术研究”,以提高工程车辆的经济性和动力性为目的,围绕自动变速技术的理论与试验进行了深入的研究。主要包括以下研究内容:1.本文以“作业载荷系数”来描述工程车辆作业载荷的大小,以工程车辆牵引力输出最大和液力变矩器效率最优为控制目标,以油门开度、车速和作业载荷系数为换挡控制参数,分别制定出工程车辆的动力性换挡规律、节能换挡规律和综合换挡规律。深入系统地研究了作业载荷系数对最佳换挡点的影响。应用该3参数换挡规律可进一步提高和改善工程车辆的经济性和动力性。2.本文以ZL50型轮式装载机为样机,根据其传动系统的组成,建立了工程车辆传动系统的动力学模型,具体包括柴油发动机、液压油泵组、液力变矩器和变速箱等数学模型。用多元多项式回归的方法求解出了所提出换挡规律相对应的换挡函数关系式,并根据换挡函数绘制了3参数节能、动力性及综合换挡的挡位决策图。在动力学模型及已求得的换挡规律的基础上,以MATLAB/Simulink软件为开发平台,根据工程车辆传动系统各部件的性能参数,建立了工程车辆自动变速系统的计算机仿真模型,并使用该模型对本文所提出的换挡规律进行仿真试验分析。3.开发了工程车辆自动变速控制器,并在传动试验台上进行了验证性试验。试验结果表明,应用3参数节能换挡规律可使车辆传动系统的效率经常保持在较高范围(η≥0.75)内,动力换挡规律可使车辆得到连续平稳的动力输出,综合换挡规律的动力性和经济性指标均介于动力性与节能换挡规律之间。试验过程中换挡控制系统稳定可靠且换挡准确,没出现频繁换挡、循环换挡及错误换挡等现象,验证了本文所开发的自动换挡控制器的可靠性及可行性。本文所做工作可为工程车辆更加高效节能地完成作业任务提供一定的理论依据和实践经验。

李天宇[4]2014年在《混合动力工程车辆自动变速换挡策略及控制方法研究》文中提出工程车辆是进行基础建设作业的重要装备,在国民经济建设中发挥着重要作用。工程车辆采用混合动力技术可以有效改善发动机燃油经济性,改善排放,提高系统能量利用率,降低油耗。自动变速技术可以实现工程车辆自动换挡控制,能够有效减轻驾驶员操作强度,提高作业质量和作业效率,改善换挡品质。近年来,为进一步节能减排,同时提高车辆的动力性和驾驶舒适性,多种车辆相继采用混合动力技术结合自动变速技术,作为交叉领域的混合动力自动变速技术逐渐成为研究的热点。二者的结合能够实现动力传动系统的高效工作,改善车辆经济性和动力性,因此研究混合动力工程车辆自动变速技术具有重要的意义。工程车辆一边行驶一边作业,由于作业环境复杂,其作业载荷波动频繁剧烈,由于负载工况、工作模式、控制系统等方面的不同,汽车领域的相关共性技术不能直接应用于工程车辆。目前对混合动力工程车辆自动变速技术的研究还处于探索阶段。本文结合教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助课题重度混合动力车辆自动变速技术研究(20120061110023),以并联式混合动力工程车辆为研究对象,以改善燃油经济性、提高能量利用率、改善动力输出、减轻驾驶员操作强度、提高作业质量和效率、改善换挡品质为目标,结合其工况特点、系统结构、参数优化匹配及能量管理控制策略等,深入研究混合动力工程车辆的自动变速换挡控制策略及控制方法。本文的研究工作主要包括以下几个方面:1)根据混合动力工程车辆的系统结构,研究了系统参数优化匹配方法。建立了混合动力系统主要元件的数学模型以及车辆动力学模型,采用理论公式和经验公式相结合来描述其性能。提出采用从整体到局部最优的方法对系统主要元件进行参数匹配,使各元件与负载工况相匹配,提高系统能量利用率,降低装机功率及成本。在此基础上,提出采用改进粒子群优化算法优化参数匹配,提高参数匹配效果。以5吨装载机为例,实现了参数匹配方法和优化算法,参数匹配效果良好。2)研究了混合动力工程车辆的能量管理控制策略。首先提出了混合动力工程车辆工况识别方法,根据系统需求转矩对混合动力系统进行模式划分。提出了基于模糊逻辑的转矩分配控制策略,调控发动机工作在最优效率转矩曲线附近,同时保证储能元件的充放电平衡。提出驾驶员意图系数的概念,并基于模糊逻辑识别驾驶员意图,根据驾驶员意图系数实现发动机转速控制。提出采用瞬时优化算法提高节能效果,以综合效率最优为目标建立了优化模型。台架试验表明,转矩控制策略能够控制发动机工作在最优效率转矩曲线附近,通过识别驾驶员意图控制发动机目标转速,改善了燃油经济性,对比传统工程车辆节能4.94%。瞬时优化算法能够进一步改善燃油经济性,降低油耗,对比传统工程车辆节能10.08%。3)研究了混合动力工程车辆的自动变速换挡规律和控制方法。以“发动机转速、车速和动力分流系数”为换挡控制参数,提出了以车辆加速度最优为目标的动力性换挡规律,以行走系统工作效率最优为目标的经济性换挡规律,和通过驾驶员意图系数将二者相结合的综合换挡规律。研究了混合动力工程车辆智能换挡控制理论,提出基于BP神经网络的智能换挡控制策略和方法,采用L-M算法克服BP神经网络收敛慢、存在局部最小值的缺点。台架试验表明,动力性、经济性、综合和神经网络换挡规律能够合理准确实现各自换挡目标,液力变矩器平均效率分别可达70.8%、73.6%、73.6%和73.2%,有效提高了系统效率和能量利用率,具有较好的经济性和动力性。4)搭建了国内第一个混合动力工程车辆自动变速试验台。为进行混合动力工程车辆自动变速台架试验,设计开发了基于CAN总线网络的混合动力工程车辆能量管理控制系统和混合动力工程车辆自动变速控制系统。通过台架试验验证了所提出的能量管理控制策略和自动变速理论的正确性和适用性。理论和试验研究表明,在混合动力工程车辆上采用自动变速技术,能够有效提高传动系统效率和能量利用率,减小换挡冲击,改善换挡品质,同时具有较好的动力性能和经济性,控制效果良好。

叶丹[5]2004年在《工程车辆叁参数自动变速理论研究》文中认为本文结合国家自然科学基金项目(59705005)“工程车辆液力机械传动系统的电子节能控制研究”及教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”,主要针对现有工程车辆液力机械传动系统中普遍存在的承受高强度负载时动力性不足的突出问题,以提高工程车辆动力性为目的,围绕车辆自动变速技术进行了叁参数的理论与试验研究。主要包括以下内容:一. 综述了车辆自动变速的产生说明了研究车辆自动变速器的意义,按照其发展的阶段分类,综述了自动变速前期、液力自动变速阶段、电控自动变速阶段和智能自动变速阶段发展历程及特点,及在国内、外的发展现状和发展趋势,并指出控制系统智能化、车辆电子一体化是自动变速技术发展趋势的两大特征。阐述了工程车辆中实现自动变速的必要性以及目前科研情况和应用情况,并列出了本文研究内容。二. 分析了工程车辆传动系统特性以轮式装载机为实例,对传动系统中的发动机、液力变矩器、变速器、驱动桥和车轮部分工作特征进行了分析。重点研究了发动机和液力变矩器的特性,并指出了发动机在全负荷下,其输出功率、油耗与转速存在的关系及发动机工况对传动系动力性和经济性的影响,液力变矩器工作在高效区能够提高传动的动力性和经济性,得出了它们的工作状况是影响工程车辆经济性和动力性的主要原因这一结论。另外,减少换挡次数能够有助于传动系节能。叁. 自动换挡规律的研究换挡规律是自动变速器开发的核心技术,总结了汽车目前存在的单参数换挡规律、两参数换挡规律、叁参数换挡规律和智能化换挡规律,并分析了最佳动力性和最佳燃料经济性换挡特征。分析了工程车辆两种不同的二参数自动换挡方法,以泵轮转速和涡轮转速的换挡策略更有实际意义。将发动机和液力变矩器作为一个整体考虑车辆的动力性,通过分析它们的共同工作特性,提出了以油门大小、泵轮转速和涡轮转速的叁参数自动变速策略,并得到了叁参数换挡表,制定了自动控制方案。另外,智能控制在工程车辆上也有较大发展和前景。四. 自动变速控制系统的计算机仿真阐述了将计算机仿真应用于自动变速系统开发中的目的和意义。建立了发动机、液力变矩器、变速器、驱动桥和车轮部分的数学模型以及车辆负载模型。在此基础上以泵轮转速和涡轮转速为变量,建立了车辆传动系统的动力学方程。又根据叁参数自动换挡规律确立了自动换挡控制模型,最后在Matlab/Simulink图形建模技术的支持下,开发了车辆传动系统动力学仿真软件,并用该软件进行了仿真实验。仿真实验的结果表明叁参数自动换挡规律可以通过变速器换挡来提高涡轮输出功率的目的。车辆传动系统动力学仿真软件的开发为换挡规律的研究提供了方便而有效的研究工具。五. 自动换挡规律的台架试验阐明了试验目的及试验数据采集和控制方案,介绍了自动变速试验台的构成及主要试验用仪器,阐述了本文的采用的软件,介绍了测量油门位置、转矩、转速所使用的仪器和制定了它们测量方法,详述了发动机特性试验和自动换挡控制试验及试验结果。六. 自动变速器的电控方法通过MCS-51单片机开发变速器的电控单元有较高的实用价值。设计了一种叁参数控制器的单片机系统,包括硬件部分和软件部分。

张志义[6]2006年在《工程车辆叁参数模糊自动换挡规律研究》文中指出本文在深入研究工程车辆液力机械传动系统特点基础上,结合国家自然科学基金项目(59705005)“工程车辆液力机械传动系统的电子节能控制研究”及教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”,重点对工程车辆自动换挡规律、叁参数模糊自动换挡算法以及模糊控制器的开发进行了深入研究。针对现有工程车辆液力传动系统传动效率低的问题,从节能的角度出发,以发动机转速、涡轮转速、油门开度为参数,开发了叁参数模糊自动换挡控制算法。采用PLC和HMI(Human Machine Interface)实现了工程车辆叁参数模糊自动换挡策略。建立了适合试验系统的工程车辆自动变速智能控制系统,使车辆挡位能自动适应外界载荷和环境工况的变化。开发了以西门子S7-200 CPU214 PLC和中达斯米克PWS-1700触摸屏为核心的自动变速控制系统,进行了系统硬件、软件的设计和调试。利用该控制系统在工程车辆电控系统试验台上进行了叁参数模糊自动换挡控制策略的自动变速系统试验。试验结果表明,该控制系统可根据实际运行工况实现自动变速,除最低挡重载区与最高挡轻载区以外的各工况可以将液力变矩器效率限定在理想的高效率范围内,且自动换挡过程平稳、无冲击、控制系统工作可靠。本研究成果为我国开发新一代信息化的工程车辆提供了试验参考,并为今后工程车辆自动换挡控制系统的产品化提供了借鉴。

崔功杰[7]2009年在《工程车辆叁参数最佳换挡规律及控制方法研究》文中指出工程车辆在国民经济和国防建设中应用广泛,并发挥着重要的作用。实现自动换挡对于提高工程车辆的动力性和经济性、减轻驾驶员劳动强度等都有重要的意义。本文结合国家自然科学基金项目“工程车辆液力机械传动系统的电子节能控制研究”(59705005)和教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”,以提高工程车辆的动力性和经济性为主要目的,对工程车辆自动换挡规律及控制方法等内容进行了深入系统的研究。本文针对工程车辆的作业特性,综合考虑发动机的燃油消耗率和液力变矩器的效率,提出了工程车辆组合动力叁参数最佳经济性换挡理论;为提高工程车辆的动力性并考虑到其时变性,提出了工程车辆动态叁参数最佳动力性换挡理论;权衡经济性和动力性,提出了兼顾经济性和动力性的综合性换挡理论,并采用经济动力系数对其进行量化;最后开发了一套改进BP神经网络控制的自动换挡控制系统,并进行了台架试验。试验表明:本文提出的最佳经济性换挡策略可在一定程度上提高工程车辆的燃油经济性、增强整车节能效果,最佳动力性换挡策略可在一定程度上提高工程车辆的动力性,综合换挡策略能兼顾其动力性和经济性,是一种折衷的方法。本文的研究成果可为工程车辆自动换挡技术走向实用化提供参考。

王硕[8]2017年在《工程车辆变速器电液换挡控制系统研究》文中认为工程车辆作业环境复杂恶劣,经常需频繁操纵换挡,作业时传动系统效率往往不高。自动换挡技术在工程车辆上的应用可以改善车辆操纵性,提高作业效率。此外,换挡过程控制技术也影响着车辆平顺性和传动系零部件使用寿命。为此,针对工程车辆变速器电液控制系统的相关研究具有重要的现实意义。本文结合省级项目“工程车辆变速箱操控技术仿真”,以换挡规律和换挡品质控制为研究重心,优化某工程车辆变速器电液换挡系统。针对性的制定换挡规则,并通过控制油压实现换挡离合器的软结合。总结研究工作有几点:(1)对课题工程车辆动力换挡变速器结构、原理及电液换挡系统做了深入分析,确定了论文主要研究路线。(2)在AMESim环境中搭建某工程车辆传动系机械液压部分模型并进行测试,验证所搭建模型的合理性,为后续控制系统研究做准备。(3)研究当前工程车辆换挡规律,针对工程车辆在作业过程中传动效率低的问题,制定合理的换挡规律,使液力变矩器效率最优,推导换挡点及最高挡右侧低效区变矩器闭锁点,并完成模糊换挡控制器的设计及其Matlab实现,结合整车传动系统机械液压模型进行联合仿真,验证了所制定的换挡规律可通过适时挡位切换及变矩器闭锁使变矩器常运行在高效区。(4)分析车辆换挡品质评价指标,明确离合器动作与换挡品质的关系,分析变速器换挡油压特性试验结果发现离合器油压控制上的不足出处,建立换挡动力学模型,计算换挡冲击因素,制定基于电磁阀的离合器油压控制策略,分段控制离合器的充放油过程。利用Simulink软件搭建控制策略模型联合传动系统模型进行起步、换挡过程仿真,验证了所制定的离合器油压控制策略可较好的控制离合器油压变化,使车辆换挡过程合理。

陈宁[9]2005年在《工程车辆节能换挡规律智能控制方法研究》文中提出工程车辆液力机械传动系统中普遍存在承受高强度负载时传动效率下降的问题,为了提高传动系统效率,需采取增加动力换挡变速器的挡位,并采用自动变速技术来适应负载的变化,控制液力变矩器尽量工作在高效区。本文结合教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”,博士点基金资助项目(20020183003)“四参数自动变速技术研究”及国家自然科学基金项目(59705005)“工程车辆液力传动系统的电子节能控制研究”,从节能角度出发,对工程车辆节能换挡规律进行了研究。并在此基础上首次提出了采用遗传优化径向基函数神经网络智能控制技术的工程车辆自动换挡策略。建立了工程车辆自动变速智能控制系统,使车辆自动变速具有了智能化特征,能够适应外界载荷和环境工况的变化。为了测试遗传优化径向基函数神经网络结构及算法的可行性,验证节能换挡规律的正确性与可靠性,在Matlab/Simulink 环境支持下,建立了工程车辆动力传动系统仿真模型,并进行了仿真实验。仿真结果表明,将遗传径向基函数神经网络用于自动换挡控制是可行的,能够很好地解决最佳挡位识别问题,并能及时、准确地满足工程车辆自动换挡的要求。开发了以TMS320LF2407A DSP 为核心的自动变速电子控制单元(ECU),进行了系统软件和硬件的设计和调试。最后在工程车辆电控系统试验台上进行了控制算法的验证试验和ECU 的自动变速控制试验。试验结果表明,所开发的ECU对工程车辆自动变速的智能控制是实时、有效和可靠的,能够保证传动系统经常工作在高效区,从而达到节能的目的。本文的研究成果丰富了工程车辆自动操纵理论,对于提高我国工程车辆的自动化程度,改善工程车辆的动力性和经济性具有重要意义,并为自动变速电子控制单元的开发向实用化方向发展奠定了基础。

韩顺杰[10]2009年在《基于支持向量机的工程车辆自动变速方法研究》文中认为工程车辆的作业特点决定其不能照搬汽车的换挡规律。传统换挡规律是建立在被控对象精确数学模型基础上的,但工程车辆的工况复杂,负载变化剧烈,建立其精确的数学模型是极其困难的,所以,理论上优秀的传统控制理论难以发挥其控制作用;模糊控制和神经网络控制等智能方法在处理小样本、高维、非线性等数据问题时,存在泛化能力差、随机性强、训练速度慢、难以达到全局最优等缺点,无法满足工程车辆挡位决策的实时控制要求。近年来发展起来的一种新的机器学习方法——支持向量机,为我们解决这一问题提供了较为有效的手段。本文结合国家自然科学基金项目(59705005)“工程车辆液力机械传动系统的电子节能控制研究”及博士点基金资助项目(20020183003)“四参数自动变速技术研究”,对支持向量机方法在工程车辆挡位决策中应用的关键性问题展开研究。本文结合工程车辆传动系统动力学相关理论和发动机功率分流基本规律,对ZL50轮式装载机主传动系统进行了特性分析和模型建立,并在此基础上给出了工程车辆四参数自动变速的基本原理;在分析线性搜索法和网格搜索法特点的基础上,给出了基于双线性网格搜索的支持向量机RBF核函数参数选择方法,并采用该方法进行工程车辆自动变速支持向量机的核参数选择,仿真结果证明了该方法能够有效改进学习性能、提高学习精度;结合工程车辆挡位决策输入和输出参数的特点,提出一种基于二叉树的支持向量机多类分类方法,有效地解决目前支持向量机多类分类方法存在的不可分区域的问题,与其它支持向量机多类分类方法及RBF神经网格方法相比,具有较为理想的训练和决策速度。采用模块化设计思想开发了工程车辆液力自动变速器电控单元,探讨了其外围接口电路的抗干扰措施;在液力机械传动试验台上进行了ECU的自动变速控制试验和控制算法的验证试验。试验结果表明:在不同工况下,基于支持向量机的自动变速电控单元能够实时、可靠地实现工程车辆自动变速。支持向量机在工程车辆挡位决策中的成功应用,丰富了工程车辆自动变速理论,促进了该理论在工业过程控制中的进一步应用,具有一定的理论和实际意义。

参考文献:

[1]. 提高工程车辆智能变速性能的综合控制研究[D]. 赵克利. 吉林大学. 2004

[2]. 工程车辆自动变速智能控制系统试验研究[D]. 朱振宇. 吉林大学. 2004

[3]. 工程车辆叁参数动力节能换挡规律研究[D]. 康怀亮. 吉林大学. 2012

[4]. 混合动力工程车辆自动变速换挡策略及控制方法研究[D]. 李天宇. 吉林大学. 2014

[5]. 工程车辆叁参数自动变速理论研究[D]. 叶丹. 吉林大学. 2004

[6]. 工程车辆叁参数模糊自动换挡规律研究[D]. 张志义. 吉林大学. 2006

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提高工程车辆智能变速性能的综合控制研究
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