高转速差航空摩擦离合器的接合特性与控制策略研究

摩擦离合器是航空飞行器动力系统的关键部件，其接合过程中的动力学特性直接影响航空飞行器的灵活性、平稳性和安全性。在高转速差接合情况下，摩擦离合器接合过程转速变化大、接合冲击大、非线性因素复杂，如何实现摩擦离合器在高转速差接合状态下的平稳和快速接合一直是航空飞行器所需突破的难题。以某短距起落航空飞行器中传动系统中的干式摩擦离合器为研究对象，考虑摩擦系数的非线性特性、飞行器传动系统负载的非线性变化因素，根据动力学原理建立干式摩擦离合器的动力学模型，分析离合器接合过程中的主/从动盘转速、摩擦扭矩和冲击度。引入摩擦离合器的接合时间和冲击度作为接合特性的评价指标，提出分段式接合压力加载控制策略，对比分析线性接合压力控制策略，所提出的控制策略具有接合时间短、冲击小的特点。研究工作可为某短距起落航空飞行器的干式摩擦离合器接合控制提供参考，提高我国航空飞行器的机动性和可靠性。     

基于动摩擦系数的微型车离合器起步接合过程动力学仿真

针对常用机械式自动变速器(automated mechanical transmission,AMT)起步控制策略由于将离合器动摩擦系数视为常量,而忽略其变化所导致的车辆起步冲击度大的问题,对某款微型车AMT的起步过程进行了研究,提出了基于动摩擦系数的微型车离合器起步接合过程的动力学研究方法,根据摩擦学原理及其试验,讨论了离合器动摩擦系数随转速变化的关系,建立了离合器三维实体模型,并利用ADAMS软件对离合器起步接合过程进行了动力学仿真,分析了干式膜片弹簧摩擦离合器的动摩擦系数与其摩擦力矩和冲击度的关系。研究结果表明,与动摩擦系数为常量的离合器相比,动摩擦系数为变量的离合器半接合点和同步点的冲击度更大。其中,半接合点的冲击度增加率为110%,验证了动摩擦系数变化对车辆起步冲击度作用的重要性。     

基于模糊技术的自动离合器起步控制研究

针对自动离合器起步控制进行研究,建立了离合器的接合动力学模型和离合器动态摩擦力矩模型,分析了离合器的接合过程。应用模糊控制技术对自动离合器在车辆起步时的接合过程进行控制,并通过建立SIMULINK模型对控制系统进行仿真。结果表明,该控制系统避免了起步冲击和不能很好适应驾驶员起步意图的问题。     

AMT离合器起步过程的模糊控制方法

机械式自动离合器(Automated Mechanical Transmission,AMT)的起步控制一直是机械式自动变速器发展过程中的一大难题。通过分析离合器的起步过程,以车辆起步时的冲击度和滑摩功为主要评价性能指标,根据油门和发动机转速,利用模糊控制技术对车辆起步时离合器接合量与接合速度进行控制,通过车辆上路试验进行了实测,效果比较满意。     

DCT车辆起步及换挡过程双离合器H∞鲁棒控制

根据自主研发的双离合器自动变速器（DCT）结构和工作原理,建立了DCT车辆起步及换挡过程动力学模型。考虑起步及换挡过程中发动机扭矩波动及油门踏板抖动等不确定性因素,基于Riccati不等式和线性矩阵不等式设计了H∞鲁棒控制器,分析了冲击度和滑摩功两项离合器接合性能指标,探讨了离合器最优传递扭矩的求解问题,并与线性二次型最优控制策略进行了仿真对比分析,结果表明：H∞鲁棒控制可以较好地解决DCT车辆起步与换挡过程离合器压力控制问题,并能显著地改善离合器控制的鲁棒性能。     

WLY60型挖掘机离合器常见故障的诊断

WLY60型挖掘机配置的弹簧压紧双盘干式常接合式离合器,主要由壳体、主动部分、从动部分、放松压紧部分和操纵部分组成。该离合器常见故障有打滑、分离不彻底、异响和发抖等。1.打滑(1)故障现象完全放松离合器踏板时,挖掘机起步困难;加速行驶时,挖掘机行驶速度不能随发动机转速升高而加快;上坡行驶时动力明显不足;严重时会散发出离合器片烧焦味,有时还发出碰撞声和摩擦声。(2)原因分析离合器打滑的根本原因是离合器输出的最大转矩小于发动机的输出扭矩或外界对挖掘机的阻力     

新型永磁式汽车用磁粉离合器设计与仿真

提出了一种新型的永磁式汽车用磁粉离合器结构,在离合器接合状态下,采用永久磁铁磁场传递发动机扭矩,在离合器分离过程和平稳接合过程中,利用电磁线圈产生的电磁场与永久磁铁的永久磁场叠加耦合的合成磁场实现离合器分离过程和平稳接合过程的控制;探讨了所设计的离合器励磁电流与磁场以及传递转矩的关系;在Matlab/Simulink环境下对离合器工作间隙磁场建模,并嵌入整车模型对起步接合阶段进行仿真,仿真结果显示,该新型永磁式磁粉离合器可以满足离合器扭矩传递、分离和平顺接合的工作要求.     

从动盘波形弹簧片对干式离合器扭矩传递的影响分析

针对干式离合器分离结合机理及扭矩传递特性,在详细分析从动盘结构和波形弹簧片作用基础上,建立了波形弹簧片实体模型.基于非线性有限元分析软件Abaqus,仿真得出波形弹簧片在离合器接合过程中压紧力与位移之间的关系,并进一步分析其对干式离合器扭矩传递的影响,为改善干式离合器换挡品质和实际应用提供理论依据.     

计及间隙和摩擦非线性的汽车传动系统瞬态振动冲击研究

由于汽车传动链存在间隙,在离合快速接合过程中,轮齿之间的瞬态冲击容易产生严重的振动噪声问题,降低了整车声品质.为了分析由离合快速接合引起的传动系统瞬态振动冲击,针对后驱车传动系统,基于间隙和摩擦非线性理论,建立了包含分段线性的间隙单元和非线性摩擦单元的9自由度集中参数动力学模型.数值模拟了离合器在快速结合过程中,传动链产生的瞬态振动冲击现象.平面相位图揭示了在每次瞬态冲击时,齿轮间隙单元内的多次碰撞反弹现象,并且剖析了轮齿相对接触位移和相对运动速度之间的关系.和驱动桥间隙单元相比,变速器间隙单元产生的瞬态冲击力和弹性势能最大.在飞轮和离合器转速同步过程中,分析不同正压力条件下飞轮和离合器从动盘之间的摩擦转矩和摩擦Stick-Slip现象.和广泛使用的Karnoop摩擦模型相比,在离合器接合过程中,所建立的数值摩擦模型更好地仿真飞轮和离合器从动盘之间的摩擦转矩变化和摩擦同步产生的传动链瞬态振动冲击.上述数值分析结果得到了整车试验验证.     

双离合器式自动变速器起步的智能控制及性能仿真

在综合考虑驾驶员的起步意图、发动机的运行状态及离合器接合状况的基础上,提出基于模糊智能控制的电作动型双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission, DCT)的起步控制策略。确定了起步控制系统中的各种控制参数,发动机运行状态的控制参数为其实时转速与目标转速的偏差,离合器接合状况的控制参数为其主从动片的转速差与主动片转速的比值,根据加速踏板开度及其变化率的大小,实时识别出驾驶员的起步意图。基于优秀驾驶员的操作经验,制定了驾驶员意图及离合器接合速度的模糊控制规则。从DCT起步过程中离合器的接合速度、冲击度和滑摩功三个方面,分析模糊推理系统中三角型及高斯型隶属度函数的缺点。提出基于均匀设计方法的隶属度函数的优化方法,获得了较佳的隶属度函数组合,利用快速起步、慢速起步、坡道起步及驾驶员意图多变的起步工况验证了所制定控制策略的合理性。     

干式DCT双离合器联合起步最优协调控制

基于自主开发的6速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmission, DCT),提出基于极小值原理的双离合器联合起步过程发动机和双离合器转矩协调最优控制算法。在起步滑摩阶段,以滑摩功和冲击度为性能指标,在反映驾驶员意图的终端约束下,采用极小值原理和改进的发动机恒转速控制,研究并确定起步过程中双离合器,发动机转矩及其转速。根据起步控制目标,确定分离离合器分离条件和离合器的转矩分配关系。在需求转矩切换阶段,将发动机输出转矩平滑切换到驾驶员需求转矩。在Matlab/Simulink软件平台上,搭建DCT车辆双离合器联合起步控制仿真模型,对不同驾驶意图和起步档位下DCT车辆的起步过程进行仿真。结果表明,所提出的基于极小值原理的发动机和双离合器转矩协调控制策略,有效地保证双离合器联合起步品质,反映起步意图,延长离合器使用寿命。将所得的离合器最优转矩控制律转化为离合器位置控制律,在离合器伺服控制试验台架上进行离合器位置闭环控制,得到较好的跟踪效果。     

电控机械式自动变速器换挡过程中离合器的接合控制

为有效减少换挡过程中离合器的接合冲击,需要在机械式自动变速器的离合器接合模型基础上,运用合适的控制方法来寻求离合器接合的控制规律。首先采用反馈方法求解模型的控制矢量,得到闭环的离合器接合过程模型;接着对电控机械式自动变速器换挡过程中离合器的接合过程进行模拟,得出离合器接合过程中发动机和变速器输入轴的转速和转矩变化过程,并计算出相应的离合器弹簧分离指小端位移和车辆冲击度;通过用模拟结果和实车测试结果对比,验证了模型和控制方法的准确性,为进一步提高机械式自动变速器的性能奠定了基础。     

不同因素对汽车传动离合器接合过程影响分析

离合器是汽车传动系统的重要组成部分,其接合过程直接影响到车辆起步性能和动力传递,并影响系统各单元的使用寿命。针对离合器接合过程的特点,对滑摩状态和接合状态进行动力学分析,建立系统的动力学模型;从滑摩功和冲击度两个方面对离合器接合过程进行评价,获取影响换挡品质的评价指标因素;根据动力模型和数学模型,基于Simulink建立离合器接合过程的分析模型;研究不同坡度及载重等因素对离合器接合过程中摩擦片的角速度、滑摩功及冲击度的影响,获取各因素的影响规律。结果可知:随着油门开度和油门变化率的逐渐增大,离合器接合角速度和接合时间都有所增大,接合过程产生的滑摩功也不断增多;随着起步坡度、载重的增大,离合器接合角速度逐渐减小,接合时间逐渐增大,接合过程产生的滑摩功也不断增多;分析过程和结果为此类设计提供参考。     

OPTIMAL TORQUE CONTROL STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION

In parallel hybrid electrical vehicle (PHEV) equipped with automatic mechanical transmission (AMT), the driving smoothness and the clutch abrasion are the primary considerations for powertrain control during gearshift and clutch operation. To improve these performance indexes of PHEV, a coordinated control system is proposed through the analyzing of HEV powertrain dynamic characteristics. Using the method of minimum principle, the input torque of transmission is optimized to improve the driving smoothness of vehicle. Using the methods of fuzzy logic and fuzzy-PID, the engaging speed of clutch and the throttle opening of engine are manipulated to ensure the smoothness of clutch engagement and reduce the abrasion of clutch friction plates. The motor provides the difference between the required input torque of transmission and the torque transmitted through clutch plates. Results of simulation and experiments show that the proposed control strategy performs better than the contrastive control system, the smoothness of driving and the abrasion of clutch can be improved simultaneously.     

Research on intelligent launching control of dual clutch transmissions based on adaptive neural fuzzy inference system

Vehicle launching has an important influence on driving performance of the vehicle. For vehicles with dual clutch transmissions (DCT), the clutch torque control is the key to the launching control. Therefore, a data-driven control method for DCT launching process based on adaptive neural fuzzy inference system (ANFIS) is proposed. Firstly, the vehicle test data during launching process is collected and the optimal clutch torque is obtained based on multi-objective particle swarm optimization (MOPSO). Afterward, to learn the launching control rules from optimization results, the combination of neural network and fuzzy logic algorithm, referred to as an ANFIS, is established. The dataset of the optimized launching clutch torque is utilized to train the ANFIS controller. Finally, the simulation and test results show that the data-driven control can accurately learn the launching control rules from the optimality, thereby achieving the optimal control for different launching intentions.

     

润滑油温度对铜基湿式离合器摩擦转矩的影响

润滑油的温度变化会改变自身黏度,从而影响摩擦元件的润滑和接触状态,对离合器的动力响应产生显著影响,因此需要研究润滑油温度对湿式离合器摩擦转矩特性的影响。考虑离合器的流体润滑、粗糙接触、动力响应和热量传导,建立一个多物理场耦合的热力学模型;根据润滑油与离合器之间的换热特性,采用集总参数法得到离合器的平均温升。离合器台架试验验证所建立数值模型的准确性。结果表明在离合器的接合过程中,摩擦转矩的变化可分为三个阶段,即接合准备阶段A、缓慢变化阶段B和指数增长阶段C。润滑油温度主要影响阶段B的摩擦转矩。在阶段B早期,润滑油温度越高,黏性转矩越小,接触转矩越大。随后,润滑油温度的升高减缓黏性转矩的下降趋势,促进接触转矩的增加,从而促进摩擦转矩增长率的增加。为了保证离合器在阶段B的摩擦稳定性,最佳的润滑油温度范围为80~100℃。     

Control of gear shifts in dual clutch transmission powertrains

To achieve the best possible responses during shifting in dual clutch transmissions it is commonplace to integrate clutch and engine control, while the clutch is used to match speeds between the engine and wheels via reduction gears, poor engine control can lead to extended engagement times and rough/harsh shift transients. This paper proposes a method for combined speed and torque control of vehicle powertrains with dual clutch transmissions for both the engine and clutches. The vehicle powertrain is modelled as a simple four degree of freedom system with reduction gears and two clutches. Including a detailed clutch hydraulic model, comprising of the direct acting solenoids and clutch piston with the hydraulic fluid modelled as a compressible fluid. Powertrain control is realised through control of clutch solenoids and manipulation of the engine throttle input. Sensitivity study of clutch performance evaluating inaccurate torque estimation demonstrated variance in the response of the hydraulic system, with an indicative simulation of poor estimation resulting in increased powertrain vibration during and after shifting. Simulations are conducted to demonstrate the capacity for this method of engine and clutch control to further reduce shift transients developed in dual clutch transmission powertrains. The obtained results also show that the adoption of torque based control techniques for both the clutch and engine, which makes use of the estimated target clutch torque, significantly improves the powertrain response as a result of reduction in the lockup discontinuities.     

基于DMC-PID串级算法的起步离合器MAP图控制

分析了机械式自动变速器(AMT)车辆起步时离合器的接合过程。以降低起步冲击度和减小离合器滑摩功为目标,由油门开度、发动机转速、怠速目标转速以及一轴转速等参数提出了起步离合器MAP图控制策略。采用DMC-PID串级预测控制算法对离合器位置进行了动态跟踪,充分发挥了DMC算法的超前预测性、强鲁棒性以及PID控制算法的抗干扰能力。在上海华普AMT样车上进行了起步离合器道路试验,所提出的起步离合器MAP图控制策略得到了成功应用。