自動變速器液壓控制系統(tǒng)建模與模型簡化.pdf

1、車用自動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)計以及控制器的開發(fā)提出更高的要求。基于模型的設(shè)計,優(yōu)化方法是當前汽車電子領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)的主要手段。為得到一個精確的數(shù)學(xué)模型,需要包含大量的狀態(tài)方程來描述物理細節(jié),因此計算速度較慢。而在硬件在環(huán)仿真、系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計、以及控制策略開發(fā)的過程中對模型計算速度提出了嚴格要求。因此在當前建摸理論領(lǐng)域中,如何平衡仿真精度與計算速度是一個重要的問題。本文針對一款4速自動變速器的液壓控制系統(tǒng),進行

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)閥進行多域耦合系統(tǒng)模型的簡化策略研究。通過實驗對所建立模型的有效性進行驗證。本文首先介紹鍵合圖理論,通過能量的觀點,將各域動力學(xué)過程進行歸一化處理的方法,使得鍵合圖適用于分析具有多域動力學(xué)過程相耦合特點的液壓控制系統(tǒng)。按照系統(tǒng)劃分、鍵合圖分析、數(shù)學(xué)表達的順序依次對液壓系統(tǒng)中的各液壓閥進行分析、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)計參數(shù)進行驗證。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,調(diào)節(jié)壓力控制閥進而改變離合器壓力腔內(nèi)的作用壓力。電磁閥模型進行臺架實驗驗證,而壓力控制子系統(tǒng)則通過實車實驗進行驗證。穩(wěn)態(tài)實驗結(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,其充泄油時間常數(shù)較小,因此使得壓力-流量方程在步長大于1μs時發(fā)散。為保證計算精度而將仿真步長設(shè)為1μs會造成計算時間過長,限制了模型的實際應(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)雜的電磁閥模型進行簡化。模型簡化策略根據(jù)能量評價指標,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例,驗證修改后的策略適用于本文建立的電磁閥模型。修正了簡