湿式双离合器自动变速器换挡控制策略研究

论文摘要

变速器的选择和设计不仅影响动力性和燃油经济性,而且还影响汽车的舒适性和驾驶乐趣。双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission, DCT)在换挡过程中两个离合器交替轮流工作,克服了机械式自动变速器(Automated Manual Transmission, AMT)换挡时的动力中断,实现了动力换挡,又继承了手动变速器(Manual Transmission, MT)传动效率高的优点,成为世界各大汽车厂商开发的热点。DCT不仅可以应用到前置前驱,前置后驱的轿车上,还可以装配到全轮驱动的轿车和货车上,是一种应用范围很广的自动变速器。目前,在手动变速器占主要市场的中国,开发DCT可以直接利用MT的生产设备,所以投资少,设备改进比较方便,具有广阔的发展前景。本文在建立湿式DCT系统动力学模型和离合器液压控制系统模型的基础上,深入研究了湿式DCT的换挡控制策略和离合器压力控制算法。具体有以下几个方面：(1)总结了DCT研究现状和发展趋势。详细论述了DCT的工作原理,列出了各个挡位动力传递路线。(2)简述了湿式DCT的构成,液压执行机构的工作原理。建立了包括发动机、扭转减振器、湿式双离合器、变速器、主减速器以及车轮等在内的DCT动力传动系统的动力学模型。(3)设计了DCT液压控制系统,介绍了油路中各个元件的作用和工作原理。建立了包括液压泵模型、离合器阀模型和液压缸模型等在内的DCT液压控制系统数学模型。运用频域分析法,通过绘制液压控制系统的Bode图和Nyquist图,验证了系统的稳定性。(4)以换挡时间、冲击度和滑摩功为换挡过程中的评价指标,深入研究了升、降挡过程中同步器、双离合器、发动机(尤其是离合器压力)的控制策略。从降低冲击度和滑摩功的角度出发,制定了升、降挡过程中离合器压力控制策略,确定了升、降挡过程的离合器目标油压。设计了升、降挡过程离合器压力PID控制器和模糊控制器,并采用MATLAB/Simulink/Stateflow建立了仿真模型,通过仿真实验对两种算法进行了对比分析,结果表明：PID控制算法优于模糊控制算法,在升、降挡过程中能更好地跟踪离合器目标油压,且产生的冲击度和滑摩功更小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 DCT的研究现状及发展概况
• 1.1.1 DCT的研究现状
• 1.1.2 DCT的发展概况
• 1.2 DCT的工作原理
• 1.2.1 DCT工作原理
• 1.2.2 DCT功率流分析
• 1.3 本文的研究背景和意义
• 1.4 本文的主要内容
• 2 湿式DCT系统动力学模型
• 2.1 湿式DCT的组成
• 2.1.1 多片湿式双离合器
• 2.1.2 变速箱
• 2.1.3 自动换挡执行机构
• 2.1.4 电液控制系统
• 2.2 DCT换挡过程动力学模型
• 2.3 DCT换挡过程动力学分析
• 2.3.1 升挡过程动力学分析
• 2.3.2 降挡过程动力学分析
• 2.4 汽车行驶方程
• 2.5 本章小结
• 3 湿式DCT液压控制系统模型
• 3.1 湿式DCT液压控制系统
• 3.1.1 湿式DCT液压控制系统设计
• 3.1.2 DCT液压系统主要元件
• 3.2 湿式DCT液压控制系统数学模型
• 3.2.1 液压泵模型
• 3.2.2 离合器阀模型
• 3.2.3 液压缸模型
• 3.3 液压控制系统稳定性分析
• 3.3.1 液压控制系统参数及传递函数
• 3.3.2 稳定性分析
• 3.4 本章小结
• 4 湿式DCT换挡控制策略及仿真研究
• 4.1 换挡品质评价指标
• 4.1.1 换挡时间
• 4.1.2 冲击度
• 4.1.3 滑摩功
• 4.2 DCT最佳动力性换挡规律
• 4.3 湿式DCT换挡控制策略
• 4.3.1 同步器控制策略
• 4.3.2 升挡过程控制策略
• 4.3.3 降挡过程控制策略
• 4.4 离合器压力控制算法设计
• 4.4.1 PID控制器的设计
• 4.4.2 模糊控制器的设计
• 4.5 湿式DCT换挡过程仿真研究
• 4.5.1 升挡过程仿真及结果分析
• 4.5.2 降挡过程仿真及结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 全文总结与下一步工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 致谢