机液复合无级变速器的控制系统设计及仿真研究.pdf

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1、2011年12月’机床与液压Dec．201l第39卷第23期MACHINETOOL&HYDRAUUCSV01．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．032机液复合无级变速器的控制系统设计及仿真研究刘桓龙，刘天豪，祝昌洪(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：分析某一型号机液复合无级变速器的结构及工作原理，并设计换段控制器及自适应模糊PID控制器。采用AMESim和Matlab分别建立其结构模型及控制系统模型，基于联合仿真技术对控制

2、系统的工作性能进行仿真研究。结果表明：提出的换段控制方案及自适应模糊PID控制算法能够及时准确地根据负载变化实现对传动比的粗调或微调控制，达到了稳定发动机转速的目的。关键词：机液复合无级变速器；联合仿真；转速中图分类号：U463．5文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—111—5DesignandSimulationResearchontheControlSystemofHMCVTLIUHuanlong，LIUTianhao，ZHUChanghong(SouthwestJi

3、aotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：ThestructureandtheworkingprincipleofaHMCVTwereanalyzed．ThestagechangecontrollerandadaptivefuzzyPIDcontrollerweredesignedforit．ThestructuremodelandcontrolsystemmodelwereestablishedbasedonAMESimandSi

4、mulink．Co-simulationtechnicwagusedtostudytheworkingperformanceofthecontrolsystem．TheresultsshowthatthestagechangemethodandtheadaptivefuzzyPIDcontrollercanadjustthetransmissionratetimelyandexactly．Thedestinationofcontrollingtheenginespeedisachieved．Ke

5、ywords：Hydro-mechanicalCVT；Co-simulation；Speed与传统有级变速器相比，机液复合无级变速器(HMCVT)的优点之一在于其传动比连续可调，可以连续改变传动比来适应随机波动的负载，从而实现发动机功率和负载功率的最佳匹配。其中，有效的控制策略极其关键和重要。以稳定发动机转速作为控制目标，以机液复合无级变速器的传动比作为直接控制对象，作者设计了用于传动比粗调控制的“换段控制器”和用于传动比微调控制的“自适应模糊PID控制器”，并对其进行了仿真研究。1机液复合无级

6、变速器的结构机液复合无级变速器由机械元件和液压元件并联而成，因此“机液复合传动”又称为“双流传动”。一个具有前进三段、后退一段变速功能的机液复合无F1级变速器的结构简图如图1所示，该变速器由分流机构(Z)、液压功率流传递元件(“变量泵一马图1某型号HMCVT结构图达”)、机械功率流传递元件(z轴)和汇流机构机液复合无级变速器的基本工作原理是：液压元(K1／K2／K3)四部分组成。其中，分流机构、汇流件(泵一马达)的排量比连续往返变化，输出连机构可由行星排或固定轴齿轮组成，液压功率传递续变化速度的

7、每一行程，与特性参数各不相同的各机元件可以有“变量泵一定量马达”(文中所选)、械分路元件(行星排K1／K2／K3)所输出的阶跃变化“定量泵一变量马达”、“变量泵一变量马达”等组的速度相复合，最终得到逐段连续提高的扩大范围的成形式。无级变速。收稿日期：2010—11—18作者简介：刘桓龙(1977一)，男，副教授，主要研究方向为驱动技术与智能控制系统。E—mail：tianhao668@126．corn。·l12·机床与液压第39卷图1所示的机液复合无级变速器由3个行星排当仅靠改变泵排量不能达到控

8、制目标的时候，才由控K1、K2、K3及4个定轴齿轮副和离合器组成。其功制器产生粗调信号控制换段机构进行换段。率传递路线为：发动机功率经固定轴齿轮副分流后，分为液压和机械两路。液压路最后经液压马达传递至K1、l<2的中fi,轮，K3的齿圈；机械路功率则直接传递至K2的系杆、K1、K3的齿圈；两路功率经行星排汇合后分别通过Kl、K3的系杆，K2的齿圈输出，。这些输出再由定轴齿轮副传递至变速器输出轴。通过调整离合器Ll、、L3、L4的闭合和分离，可以得到不同段的工作段，见表1。表1机液复合无级变速器段