电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)是在干式离合器和轴式齿轮变速器的基础上加装电子控制系统,具有传统手动变速器的优点且实现了换挡操纵的自动化,因此在自动变速器产品中占有十分重要的位置。选换挡控制系统的性能直接决定了AMT产品能否在良好的换挡品质下实现自动换挡。因此,对电动选换挡控制系统的研究非常必要。本文的主要工作包括:(一)换挡过程理论分析。对不同阶段换挡品质的影响因素进行了分析,确定了换挡过程同步阶段为换挡品质控制的关键阶段;根据手动换挡执行机构的结构形式,对拨叉轴自锁、互锁阻力进行了受力分析,得到了自锁阻力与拨叉轴轴向位移的数学表达式;根据惯性锁环式单锥同步器的工作原理,建立了同步器系统的数学模型,通过对同步过程进行受力分析,得到了同步器锁止同步阶段主、从动轴部分的数学模型,并依据同步过程滑磨功率的许用值,确定了同步阶段换挡力的约束条件。(二)电动换挡试验装置的研究。综合考虑换挡时间、位置精度及空间布置限制等因素,提出了试验台的设计方案,完成了电动机类型、结构、驱动方式及PWM控制方式的选择,在此基础上建立了换挡过程执行电机的数学模型,通过在Matlab/Simulink中建立试验台仿真模型对选挡、换挡过程进行仿真试验的方法确定了传动机构几何参数。利用UG软件建立了试验台三维模型并通过运动仿真验证了设计的试验台方案可行。(三)电动换挡控制方法的研究。根据自动换挡对控制系统的要求,提出了电动换挡系统的控制目标,对无刷直流电机控制系统及采用的不同PID控制算法进行了研究,最终确定了三种选换挡电机控制方法并在MATLAB/Simulink中分别建立了对应的系统离线仿真模型,对执行电机在空载及负载条件下进行了仿真试验,结果表明,选定的三种控制方法均可行,但在控制效果及其实现的难易程度上存在差异;采用选换挡电机双闭环控制方法,开发了电动换挡系统离线仿真模型,并在不同换挡工况下进行了离线仿真试验。试验结果表明该控制方法下系统控制器满足换挡过程对位置和时间的控制要求,且具有较好的运行协调能力。(四)电动换挡系统实时仿真试验。为进一步研究电动换挡系统控制方法的控制性能,文中采用执行电机开环控制方法,借助dSPACE与MATLAB/Simulink软硬件平台,开发了换挡控制策略,建立了系统控制器的实时仿真模型,并利用搭建的AMT电动换挡系统快速控制原型试验台,完成了不同换挡工况下的实时仿真试验。试验结果表明开发的换挡控制策略可行,该控制方法下系统控制器能够实现对换挡执行机构的位置控制,满足选换挡运动要求并具有良好的运行协调能力。 还原
