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)設計以及控制器的開發(fā)提出更高的要求?；谀Ｐ偷脑O計,優(yōu)化方法是當前汽車電子領域內研發(fā)的主要手段。為得到一個精確的數(shù)學模型,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)學建模研究,并針對其中的關鍵部件——高速電磁開關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)壓力調節(jié)子系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力調

3、節(jié)子系統(tǒng)將油泵輸出壓力穩(wěn)定在預設值下,并根據(jù)不同檔位調節(jié)系統(tǒng)壓力,該子系統(tǒng)的數(shù)學模型通過變速器設計參數(shù)進行驗證。離合器壓力控制子系統(tǒng)調節(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,調節(jié)壓力控制閥進而改變離合器壓力腔內的作用壓力。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)實驗結果證明,所建立的數(shù)學模型誤差在預定的?5％以內。根據(jù)物理過程建立的詳細模型復雜度較高,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為1μs會造成計算時間過長,限制了模型的實際應用。因此采用基于能量的模型簡化策略對系統(tǒng)中最復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