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基于模糊免疫PID的金属带式无级变速器速比控制研究

作　者: 贺成明
导　师: 毕凤荣
学　校: 天津大学
专　业: 车辆工程
关键词: 无级变速传动速比控制模糊免疫 PID 控制免疫反馈智能控制策略
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

无级变速传动(CVT)是目前汽车最理想的传动方式,可以实现发动机-变速器-道路环境的最佳匹配。CVT的控制系统是实现最佳匹配的关键。速比控制是CVT控制系统的关键技术之一,直接影响着汽车的动力性、燃油经济性及驾驶性能。论文以某乘用车金属带式无级变速器为研究对象,开展了CVT的模糊免疫 PID速比智能控制方法研究和基于驾驶员主观意愿的驱动模式下智能控制策略研究。首先,根据无级变速传动系统的动力学方程搭建了传动系统模型;依据发动机的转速调节特性,确定了发动机的最佳动力性和最佳经济性工作路线;在此基础上计算了CVT在动力和经济模式下的目标速比,并研究了CVT速比控制策略和协调变速策略,以实现发动机的最佳动力性、经济性并改善汽车的驾驶性能。然后,为验证CVT模糊免疫PID速比控制方法的可行性,在分析PID控制、模糊控制以及生物免疫反馈控制方法的基础上,研究了CVT模糊免疫PID速比控制方法并设计了模糊免疫PID速比控制器;通过对采用PID控制和模糊免疫PID控制两种方法在汽车常用工况下的性能进行对比,分析模糊免疫PID速比控制的效果,结果表明模糊免疫PID速比控制在控制精度及响应速度方面均明显优于传统PID控制。最后,为提高配备CVT汽车的驾驶性能,论文研究了CVT驱动模式的智能控制策略。在描述驾驶员驾驶特征的基础上,制定了CVT驱动模式变速规律,并提出用动力保持因子来表达油门稳定阶段的驾驶员主观意愿;借助模糊控制方法设计了智能控制器,仿真分析了驱动模式智能控制的效果,结果表明论文制定的驱动模式智能控制策略合理体现了驾驶员意愿,实现了人-车协调。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题提出的背景及意义  8-9
  1.2 CVT的发展与应用  9-10
  1.3 CVT技术的研究现状  10-12
    1.3.1 CVT技术的国外研究现状  10-11
    1.3.2 CVT技术的国内研究现状  11-12
  1.4 模糊免疫 PID 控制技术的研究与应用  12-14
  1.5 论文研究的主要内容  14-15
第二章金属带式无级变速传动系统传动机理与数值建模  15-28
  2.1 金属带式无级变速器基本结构及传动机理  15-19
    2.1.1 金属带式无级变速器基本结构及工作原理  15-17
    2.1.2 金属带无级变速传动的速比和调速范围  17-18
    2.1.3 金属带传动机理  18-19
  2.2 金属带式无级变速传动系统数学模型  19-27
    2.2.1 驾驶员模型  19-20
    2.2.2 发动机数值模型  20-22
    2.2.3 金属带式无级变速传动系统数学模型  22-24
    2.2.4 汽车动力学模型  24-26
    2.2.5 无级变速传动系统仿真模型  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章无级变速传动系统速比控制策略研究  28-40
  3.1 发动机转速调节特性  28-32
    3.1.1 发动机最佳动力性工作路线  29-30
    3.1.2 发动机最佳经济性工作路线  30-32
  3.2 CVT目标速比的计算  32-34
  3.3 无级变速传动系统速比控制策略研究  34-36
  3.4 基于汽车驾驶性能的速比协调控制策略研究  36-39
    3.4.1 CVT速比变化率对汽车瞬态性能的影响  36-37
    3.4.2 基于车辆驾驶性能的CVT速比协调控制策略  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 CVT的模糊免疫PID速比控制方法研究  40-60
  4.1 基于生物免疫原理的模糊免疫PID控制方法  40-47
    4.1.1 PID控制算法  40-42
    4.1.2 生物免疫反馈理论  42-44
    4.1.3 模糊控制理论  44-47
  4.2 基于生物免疫原理的模糊免疫PID速比控制器的设计  47-52
    4.2.1 模糊免疫PID控制器的结构与原理  47-48
    4.2.2 CVT模糊免疫PID速比控制器设计  48-52
  4.3 金属带式无级变速传动系统仿真分析  52-59
    4.3.1 起步加速时无级变速传动系统动态响应  54-56
    4.3.2 稳定油门、阻力随机变化时无级变速传动系统动态响应  56-57
    4.3.3 减速时无级变速传动系统动态响应  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章无级变速传动驱动模式的智能控制策略研究  60-70
  5.1 基于驾驶员意愿的CVT驱动模式变速规律  60-61
    5.1.1 驾驶员意愿特征描述  60-61
    5.1.2 基于驾驶员意愿的CVT驱动模式变速规律  61
  5.2 CVT驱动模式的智能控制策略  61-63
    5.2.1 油门变化阶段CVT驱动模式智能控制策略  61-62
    5.2.2 油门稳定阶段CVT驱动模式智能控制策略  62-63
  5.3 基于模糊控制的CVT驱动模式智能控制的实现  63-66
    5.3.1 油门变化阶段驾驶员意愿的模糊实现  63-65
    5.3.2 油门稳定阶段驾驶员意愿的模糊实现  65-66
  5.4 CVT驱动模式智能控制下的车辆性能仿真分析  66-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章全文总结与展望  70-72
  6.1 全文总结  70-71
  6.2 工作展望  71-72
参考文献  72-76
参加科研情况说明  76-77
致谢  77

基于模糊免疫PID的金属带式无级变速器速比控制研究

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