拖拉機(jī)多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器控制策略研究.pdf

1、液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)(HMCVT)是一類由液壓功率流與機(jī)械功率流聯(lián)合的雙功率流傳動(dòng)形式，良好的原理設(shè)計(jì)與先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)大功率、高效率無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，在大功率車輛上表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。論文針對(duì)HMCVT在大功率拖拉機(jī)上的應(yīng)用，圍繞原理設(shè)計(jì)、特性分析、建模仿真、無(wú)級(jí)變速和換段規(guī)律、工程應(yīng)用控制策略、控制技術(shù)等方面進(jìn)行了研究。 在分析HMCVT的組成原理、基本類型和傳動(dòng)特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的作業(yè)特征及其對(duì)傳動(dòng)系

2、統(tǒng)性能的要求，開發(fā)了一種新型的多段HMCVT傳動(dòng)原理。新型多段HMCVT具有無(wú)級(jí)變速范圍寬，在拖拉機(jī)的主要工作速度段傳動(dòng)效率高的突出優(yōu)點(diǎn)。研究了HMCVT的傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)矩、功率流及效率等特性的分析計(jì)算方法和裝備HMCVT拖拉機(jī)的牽引特性分析計(jì)算原理和表達(dá)方法，為車輛液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的原理設(shè)計(jì)、性能分析、裝車匹配及控制技術(shù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。 以開發(fā)多段HMCVT控制系統(tǒng)為主要目的，采用模塊化方法建立了具有雙流復(fù)合傳動(dòng)特征的多段H

3、MCVT數(shù)學(xué)模型以及拖拉機(jī)整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。建模中，將多段HMCVT機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件簡(jiǎn)化為具有集中質(zhì)量和阻尼的剛性系統(tǒng)，在滿足控制仿真要求的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了模型結(jié)構(gòu)。針對(duì)多段HMCVT狀態(tài)多變的特征，根據(jù)有限狀態(tài)機(jī)原理，應(yīng)用Matlab軟件開發(fā)了多段HMCVT連續(xù)無(wú)級(jí)變速和換段的多狀態(tài)轉(zhuǎn)換仿真系統(tǒng)。通過仿真分析，提出了提高傳動(dòng)比調(diào)節(jié)速度的變?cè)鲆鍼ID控制原理和消除車速波動(dòng)的調(diào)速位置變化率前饋控制原理。驗(yàn)證了建模方法的有效性，為快速研究各

4、種控制策略提供了仿真試驗(yàn)條件。 獲取最高生產(chǎn)率是設(shè)計(jì)拖拉機(jī)的主要目標(biāo)，據(jù)此，針對(duì)多段HMCVT這類具有無(wú)級(jí)變速和有級(jí)換檔雙重特征的無(wú)級(jí)變速器，制定了基于牽引功率最大的無(wú)級(jí)變速和換段規(guī)律。指出要實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的牽引功率最大，需要調(diào)節(jié)HMCVT的傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在與調(diào)速位置對(duì)應(yīng)的最大功率點(diǎn)上。制定了使HMCVT優(yōu)先工作在高效率段從而提高拖拉機(jī)牽引功率的換段原理。提出了用調(diào)速位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、工作段號(hào)和實(shí)際傳動(dòng)比作為控制參數(shù)的工程應(yīng)用

5、控制策略，論述了無(wú)級(jí)變速及換段規(guī)律中發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速和換段轉(zhuǎn)速的計(jì)算原理。仿真表明了工程應(yīng)用控制策略的有效性，為控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論依據(jù)。分析了影響拖拉機(jī)經(jīng)濟(jì)性的主要因素，指出因?yàn)槎喽蜨MCVT在不同傳動(dòng)比下效率-差別較大，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率與HMCVT傳動(dòng)效率之比g<,e>/η<,b>最小，是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)經(jīng)濟(jì)性最佳的基本要求。提出了在HMCVT傳動(dòng)比和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速二元協(xié)同控制下，保證g<,e>/η<,b>最小和車速穩(wěn)定的拖拉機(jī)經(jīng)濟(jì)性

6、最佳無(wú)級(jí)變速和換段規(guī)律。制定了以目標(biāo)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油泵齒條位移、最佳傳動(dòng)比和滑轉(zhuǎn)率為控制參數(shù)的工程應(yīng)用控制策略。研究了用滑轉(zhuǎn)率修正系數(shù)，對(duì)不同地面和垂直載荷條件下的滑轉(zhuǎn)率進(jìn)行實(shí)時(shí)修正的方法，實(shí)現(xiàn)了在各種工況下拖拉機(jī)的實(shí)際速度與目標(biāo)速度的一致。給出了最佳傳動(dòng)比的優(yōu)化計(jì)算原理和詳細(xì)計(jì)算流程，制定了避免循環(huán)換段的換段規(guī)則。仿真驗(yàn)證了無(wú)級(jí)變速規(guī)律的合理性和工程應(yīng)用控制策略的有效性。 在仿真分析和變速規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)建立的HMC