純電動汽車AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計及控制方法研究

【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高,汽車的普及率越來越高,逐漸成為日常生活中不可或缺的一部分,舒適的駕車體驗日益受到重視。然而,汽車給人們生活帶來方便的同時,也加劇了環(huán)境和能源的壓力,世界范圍內(nèi)的能源爭奪愈演愈烈,各種極端天氣層出不窮,給人們的生活質(zhì)量蒙上了陰影。在我國,能源緊張的局面同樣存在,環(huán)境惡化的問題尤為緊迫,霧霾、干旱、洪澇等災(zāi)害的頻繁出現(xiàn),促使人們將目光轉(zhuǎn)向新能源汽車。新能源汽車的前景廣闊,是汽車行業(yè)發(fā)展的目標(biāo),而純電動車以其低能耗、零排放等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。在純電動汽車上應(yīng)用AMT技術(shù),可以有效地提高人們的駕駛體驗,降低人為主觀因素造成的交通事故。 本文依托于國家863計劃項目“乘用車電驅(qū)動系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)”(2012AA110802),以提高車輛動力性、經(jīng)濟性和輕量化為目標(biāo)進行電機-變速器集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要針對純電動汽車AMT系統(tǒng),進行換擋執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計及其控制方法研究。由換擋執(zhí)行機構(gòu)的基本類型及研究現(xiàn)狀分析,結(jié)合課題集成化結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo),確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,完成換擋執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計與校核,確保滿足使用要求；利用SolidWorks軟件建立換擋執(zhí)行機構(gòu)的三維模型,在運動學(xué)分析軟件Adams中分析換擋執(zhí)行機構(gòu)的運動學(xué)特性,驗證結(jié)構(gòu)方案的可行性和準(zhǔn)確性；根據(jù)換擋執(zhí)行機構(gòu)各組件的工作原理,建立各部分的數(shù)學(xué)模型及整個換擋執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并在Matlab/Simulink軟件中建立系統(tǒng)的仿真模型,分析系統(tǒng)的輸出特性；引入常用的PID控制方法,在PID工作原理、控制參數(shù)的作用分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)的PID控制器,建立采用PID控制器的系統(tǒng)仿真模型,觀察系統(tǒng)的輸出特性,表明在PID控制器的作用下可以達到AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)快速性、穩(wěn)定性和精確性的目標(biāo)。 本文設(shè)計的電控?fù)Q擋執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)緊湊、性能良好,符合純電動車電機-變速器集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求,適合對傳統(tǒng)手動變速器(MT)進行自動化改造,對純電動車AMT產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 AMT 換擋執(zhí)行機構(gòu) 仿真 PID
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;U463.2
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 插圖清單14-16
• 表格清單16-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 課題背景和意義17-18
• 1.2 AMT系統(tǒng)概述18-20
• 1.2.1 AMT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18
• 1.2.2 AMT系統(tǒng)的工作原理及特點18-19
• 1.2.3 AMT技術(shù)發(fā)展趨勢19-20
• 1.3 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容25-27
• 第二章 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)理論分析27-37
• 2.1 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計原則27
• 2.2 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)的基本類型27-29
• 2.3 換擋執(zhí)行機構(gòu)分析29-33
• 2.3.1 整車參數(shù)29-30
• 2.3.2 換擋執(zhí)行機構(gòu)的工作原理30-31
• 2.3.3 換擋系統(tǒng)動力學(xué)分析31-32
• 2.3.4 換擋基本流程32-33
• 2.4 換擋電機特點分析33-34
• 2.4.1 直流電機33-34
• 2.4.2 步進電機34
• 2.4.3 永磁直流電機34
• 2.5 電機換擋過程分析34-36
• 2.5.1 電機動力學(xué)分析34-35
• 2.5.2 電機換擋過程35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)參數(shù)設(shè)計37-48
• 3.1 方案分析38
• 3.2 換擋執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)確定38-43
• 3.2.1 螺旋機構(gòu)38-40
• 3.2.2 齒輪減速機構(gòu)40-43
• 3.2.3 換擋力驗證43
• 3.3 換擋執(zhí)行機構(gòu)三維建模43-44
• 3.4 換擋執(zhí)行機構(gòu)運動學(xué)分析44-47
• 3.4.1 創(chuàng)建系統(tǒng)模型44-45
• 3.4.2 仿真結(jié)果分析45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)建模48-57
• 4.1 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)48
• 4.2 永磁直流電機數(shù)學(xué)建模48-52
• 4.2.1 電機特性48-49
• 4.2.2 負(fù)載特性49-50
• 4.2.3 永磁直流電機的數(shù)學(xué)模型50-52
• 4.3 減速機構(gòu)數(shù)學(xué)模型52-53
• 4.4 螺旋機構(gòu)53-55
• 4.4.1 螺旋機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型53-54
• 4.4.2 螺桿的轉(zhuǎn)動慣量54-55
• 4.5 控制系統(tǒng)電位器55
• 4.6 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型及仿真模型55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第五章 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)控制方法研究57-71
• 5.1 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計分析57-59
• 5.1.1 控制系統(tǒng)要求57
• 5.1.2 系統(tǒng)仿真模型57
• 5.1.3 系統(tǒng)輸入與輸出結(jié)果分析57-59
• 5.2 位置控制器的研究59-61
• 5.2.1 換擋執(zhí)行機構(gòu)的傳遞函數(shù)59
• 5.2.2 離散補償器59-60
• 5.2.3 換擋執(zhí)行機構(gòu)的仿真模型60-61
• 5.2.4 仿真結(jié)果分析61
• 5.3 PID控制方法研究61-65
• 5.3.1 PID系統(tǒng)工作原理61-62
• 5.3.2 控制器參數(shù)對控制性能的影響62-63
• 5.3.3 PID控制器類型63-64
• 5.3.4 PID系統(tǒng)參數(shù)選擇原則64-65
• 5.4 AMT換擋執(zhí)行機構(gòu)的仿真分析65-69
• 5.4.1 換擋執(zhí)行機構(gòu)的仿真模型65
• 5.4.2 PID控制器參數(shù)的影響65-69
• 5.4.3 PID系統(tǒng)參數(shù)確定69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況76

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