电磁耦合无级变速器的机理及控制研究

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1、摘要变速器是车辆传动系中最关键的一环，其功能是调节传动比，使执行机构按预期的速度和作用力变化规律输出运动和功率、达到动力源与负载的工作特性并动态地实现匹配，以保证车辆的正常运行，并获得较佳或最佳的整体性能。随着人们对汽车性能要求的不断提高，传动系的功能和结构由简单渐趋复杂，并有从单功率流传动向双及多功率流复合传动、从有级向无级变速方向发展的趋势，追求复合、高效的新型传动元件或系统已成为国内外本领域研究的热点。本文以一种新型能量传递系统一电磁祸合无级变速系统(EMCvT，Electro一Ma，eticcontinuou

2、sly、，riableTransmission)为研究对象，主要开展了如下研究工作:首先，在分析现有级联式无级变速电传动方案的基础上提出了EMCVT的拓扑结构形式，分析阐述了其工作原理，调磁机构及其调磁原理，并对其功率传递过程进行了分析。其次，在工作原理和拓扑结构形式的基础上，分析了其电磁关系;建立一对极下的磁路模型以利于在概念设计阶段，快速且较为准确的对相关性能进行估算;建立三相情况下的磁网络模型，并推导了电磁转矩模型，解析分析了电磁转矩的组成及影响因素:分析了EMcvT的电磁转矩脉动及其影响因素;推导了EMCvT

3、的d-q轴数学模型，以利于控制策略及控制系统的开发;采用FEM一ZD和FE材一3D对EMCVT的磁场分布，磁场特性及调磁对效率的影响进行了分析。再次，对EMCVT应用车辆控制的要求进行了分析;对阴CVT的控制策略进行分析并提出效率优化的控制策略，分析了EMcvT的各主要控制参变量对其效率的影响;提出了基于遗传算法优化的RBF神经网络内模控制策略以提高系统的动态性，鲁棒性等:建立EMCVT的仿真模型并进行了仿真研究。本文在EMCvT应用车辆中的动力总成结构、部件选型的方法的基础上，建立了整车及相关部件的数学模型和仿真模

4、型。利用仿真模型研究了EMCVT应用于常规车辆和混合动力车辆的动力总成的规格参数的匹配优化并提出了监控策略，为EMCVT实际应用于车辆及样机设计提供有价值的理论参考及指导，并对其实车应用效果作出了预测性评价，最终为从硬件配置上改善整车性能的提供了保障。此外本文还对EMCVT样机设计计算进行了研究，以期能对样机制作提供参考。最后本文对研究成果进行了归纳和总结，并对今后的进一步研究提出了建议。关键词:电磁祸合无级变速系统;电磁特性;数学模型;控制策略;匹配优化ABSTRACTAmongm明ymechanismsys招ms

5、，suchasavehicle，transmissionPI盯saveryimPortantroleltsmainfi1nctionisaPProPriatelyadjustingt门nsnllsionratios，sothattheexecutingmechanismcanoutPutmotionandP0wer即cordingtoanticiPatedy硕atfonrulesofspeedandefort，torealizethenlatchbe。刃eenpowerunitandloaddyoamically，a

6、ss丽ngnon力aloreven。pt朴wor‘。fthemachinewithbeterorbestperfOrYnances.Withtheevrgrowingdemandsofvehicleperformances，加nctionalityandstructureof廿ansmissionunits毗transformingfromsimPletocomPlex，andthetrendistotransformfromsing1epowerfiowtocon1P0sitedoubleormultiPleP0w

7、ernow，orfromstePwlseratio一changetostePlesratio一change.AihomeaOdabroad，pursuingtheco幻1positeandhigheficiencytransmissionsalreadybecomesthefocusofthedomain·Inthisdissertatio氏anovelenergylr田”fersystem一Electro一MaglleticContilluouslyVariableTransmission(EMCVT)istake

8、nasthestudyobjectandthefollowlngresearchCOnienlsareCar坦doutAtfirst，basedont】le阴alysisoftraditionalserieselectro垃ct邝口smissionthetopology，workingPrinciPle，thestructureandPrinc