文档介绍：双离合自动变速器的实时反馈系统建模仿真
双离合自动变速器的实时反馈系统建模仿真
摘要:本论文建立了一个双离合自动变速器的实时反馈模型,包括液压控制系统的建立以及实时反馈系统的建立。动力系统包括有发动机、离合器装置、发动机和离合器的控制单元。
关键词:汽车电子双离合变速器同步器实时仿真
一、背景简介
本文搭建的DCT实时反馈系统模型的核心部件包括有:双离合器、同步系统、液压活塞等。该模型在AMESim仿真软件上完成模拟仿真,该软件可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型,并在此基础上进行仿真计算和深入分析[1]。
二、系统动力学模型的建立
系统采用了大众公司的双离合器无级变速箱为原始参考模型,该变速器模型和介绍随处可见,在这里就不赘述了。将该变速器看成是有四个自由度的系统[2],该系统机械模型包括:惯性部件,离合器,齿轮组,同步器和动力输出传动轴。在AMESim软件中建立的这个模型非常接近大众公司的变速器,包括有2个变速器,2个输入轴,两个输出轴和一个最终动力输出传动轴。在变速器的子模型中用到了一个带有损耗的中间齿轮,设置合理的惯性摩擦参数,在经过适当的轴承设置和润滑,损耗可忽略。轴承和齿轮组被放在了同步模型中,这样能更精确的实现同步实时反馈[5,6]。
三、液压控制系统和同步实时系统的结构
在这个双离合器的模型中液压控制系统是使用直动式电磁阀而不是先导电磁阀管来控制流量调节阀实现的,该装置具有较高的时间延迟。一个简化的液压控制系统,主要由一个紧急制动阀和一个比例控制阀组成,紧急制动阀用来紧急制动,电磁阀压力作为输入信号[7,8]。
同步实时系统的子模型如下图1所示,在实验过程中采用了由离散信号出发的连续模型,用该模型是为了保证有三个相位:自由相位(无扭矩传输),同步相位(与离合器相连接);啮合相位(与传动轴相连接)[9,10]。
这个同步系统子模型有4个端口:1个命令端口,其它3个端口用于连接传动轴和传动齿轮。(F1)函数即1端口输入的压力控制。图中T表示转矩,ω表示角速度。
相对角速度用于在同步装置和固定相位间的转换,以及计算在同步系统中的传递力矩。
自由相的方程式如下:
在同步相中,传递力矩的计算如下公式所示:
其中为同步力矩; 为给定角速度,用以控制速度曲线在-1到+1区间内变化; 为角变形量;k是弹性元件的刚度系数,传动轴和齿轮的刚度系数均为k。
同步装置相当于一个多相的弹簧阻尼器,有刚度系数k和阻尼系数b两个系数,角变形从同步相位开始,则如下所示:
在有一个命令信号或者同步器上有力输入时,则可假设同步力矩为常量,同步器发生的角位移为α,有效半径为,摩擦系数为μ,则同步力矩的计算公式如下:
四、实验仿真结果及分析
本文建立的仿真模型是专门为实现实时反馈控制而设计搭建的汽车动力学模型,所以为保证能实现实时控制,一些参数是为满足实时控制而修改过的,修改后的模型就额外增加了一些阻尼因素。
设定该模型在2kHz的频率下进行仿真模拟,仿真得出的结果如下图2所示,,该模型的响应很快,能够应用于复杂的响应系统中。
五、结束语
实验仿真表明,在DCT模型上连接上复杂的汽车动力系统以及液压控制系统后,同样可以实现