葉 明 李 鑫 羅 勇
重慶理工大學(xué)汽車(chē)零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶,400054
機(jī)電控制CVT夾緊力可變機(jī)構(gòu)性能分析
葉明李鑫羅勇
重慶理工大學(xué)汽車(chē)零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶,400054
機(jī)電控制CVT采用直流電機(jī)作為調(diào)速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),比傳統(tǒng)的電控液動(dòng)CVT具有更高的效率、更好的控制性能和更少的零件數(shù)目。針對(duì)目前機(jī)電控制CVT夾緊力不可調(diào)的缺點(diǎn),提出一種CVT夾緊力調(diào)整的機(jī)構(gòu),并建立了數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于模糊控制和比例積分控制的位置與速度雙閉環(huán)控制算法,并進(jìn)行了夾緊力調(diào)整控制仿真。結(jié)果表明,所提出的夾緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)和控制策略具有較好的控制性能,滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中夾緊力變化的需要。
機(jī)電控制CVT;可變夾緊力;控制;仿真
金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)(continuously variable transmission, CVT)與整車(chē)匹配具有良好的調(diào)速平順性和燃油經(jīng)濟(jì)性,在車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的CVT采用電控液動(dòng)的方式,通過(guò)電磁閥控制液壓缸推動(dòng)CVT帶輪的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速[1]。電控液動(dòng)CVT自身需要一套液壓系統(tǒng),因此,制造成本和效率損失相對(duì)較高,并且在發(fā)動(dòng)機(jī)零轉(zhuǎn)速下不能建立壓力傳遞轉(zhuǎn)矩,進(jìn)入工作狀態(tài)的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)[2]?;谝陨咸卣?,傳統(tǒng)CVT在具有純電動(dòng)工況的電動(dòng)車(chē)和經(jīng)濟(jì)型車(chē)輛上的應(yīng)用受到一定限制[3]。機(jī)電控制CVT采用電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)推動(dòng)CVT帶輪,實(shí)現(xiàn)調(diào)速[4]。由于沒(méi)有液壓系統(tǒng),CVT效率大大提高。根據(jù)測(cè)試,機(jī)電控制CVT效率達(dá)到了93.6%,較傳統(tǒng)的電控液動(dòng)式CVT提高了10%。由于采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),控制精度和響應(yīng)速度也可得到提高,同時(shí)系統(tǒng)的零件數(shù)目大大減少,因此,機(jī)電控制CVT有著廣闊的應(yīng)用前景。目前,機(jī)電控制CVT的夾緊力采用碟簧加壓,一般按照滿(mǎn)足傳遞最大轉(zhuǎn)矩需求施加夾緊力[5]。這會(huì)使得系統(tǒng)的壽命和效率都受到影響。如果能夠使夾緊力所需求轉(zhuǎn)矩變化而調(diào)整,就可使系統(tǒng)不必始終受到最大夾緊力,從而提高系統(tǒng)壽命和效率[6]。本文針對(duì)機(jī)電控制CVT夾緊力不可調(diào)的缺點(diǎn),提出一種CVT夾緊力調(diào)整的機(jī)構(gòu),并建立仿真模型,對(duì)該機(jī)構(gòu)夾緊力調(diào)整的性能進(jìn)行仿真。
1.調(diào)速電機(jī) 2.齒輪減速機(jī)構(gòu) 3.主動(dòng)帶輪 4.碟簧 5.從動(dòng)帶輪 6.碟簧 7.絲桿螺母機(jī)構(gòu)圖1 機(jī)電控制CVT結(jié)構(gòu)原理
圖1是機(jī)電控制CVT的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出,動(dòng)力經(jīng)變速器輸入端輸入,通過(guò)主動(dòng)帶輪和金屬帶,由從動(dòng)帶輪輸出,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。機(jī)電控制CVT的調(diào)速機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)和金屬帶傳動(dòng)裝置構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用直流電機(jī),通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)和絲桿螺母機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的減速增扭,并將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪動(dòng)輪做軸向移動(dòng)。夾緊機(jī)構(gòu)采用碟簧,通過(guò)其彈性變形實(shí)現(xiàn)對(duì)帶輪的加壓。金屬帶傳動(dòng)裝置和傳統(tǒng)的電控液動(dòng)金屬帶CVT相同,由鋼帶和金屬塊組成,通過(guò)帶輪的加緊,傳遞動(dòng)力。調(diào)速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞路線為:調(diào)速電機(jī)-齒輪減速機(jī)構(gòu)-絲桿螺母機(jī)構(gòu)-主動(dòng)帶輪動(dòng)輪。在上述結(jié)構(gòu)中,CVT傳遞轉(zhuǎn)矩能力取決于從動(dòng)帶輪夾緊碟簧(4)。而碟簧為機(jī)械彈性原件,在某一位置只能施加固定的壓力。因此,碟簧的彈性特性必須保證在不同速比位置傳遞系統(tǒng)所需的最大轉(zhuǎn)矩。而在大部分工況中,CVT不需要傳遞最大轉(zhuǎn)矩,這就使得很大一部分夾緊力處于富余狀態(tài)[7]。而過(guò)大的夾緊力會(huì)降低零部件壽命和效率[8]。因此,夾緊力應(yīng)該隨傳遞轉(zhuǎn)矩的大小而改變,以提高系統(tǒng)壽命,減小關(guān)鍵零部件尺寸,并提高效率。
根據(jù)上述分析,本文提出一種機(jī)電控制CVT夾緊力調(diào)整機(jī)構(gòu),如圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)矩突然增大時(shí),夾緊力調(diào)整電機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)夾緊力調(diào)整減速齒輪,實(shí)現(xiàn)減速增扭。絲桿螺母機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng),將夾緊力調(diào)整彈簧壓縮,增大夾緊力,保證系統(tǒng)傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)矩降低時(shí),夾緊力調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)放松夾緊力調(diào)整彈簧,減小夾緊力。從而使系統(tǒng)夾緊力隨轉(zhuǎn)矩需求變化。整個(gè)過(guò)程中,助力彈簧可抵消部分夾緊力調(diào)整彈簧的壓力,降低夾緊力調(diào)整電機(jī)的負(fù)荷,提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。系統(tǒng)的最小夾緊力取決于從動(dòng)輪夾緊碟簧。夾緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞路線為:夾緊力調(diào)整電機(jī)-夾緊力調(diào)整減速齒輪-夾緊力調(diào)整絲桿螺母-夾緊力調(diào)整碟簧-從動(dòng)帶輪動(dòng)輪。本研究主要計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。
1.調(diào)速電機(jī) 2.齒輪減速機(jī)構(gòu) 3.主動(dòng)帶輪 4.從動(dòng)輪夾緊碟簧 5.夾緊力調(diào)整碟簧 6.夾緊力調(diào)整絲杠螺母機(jī)構(gòu) 7.助力碟簧 8.夾緊力調(diào)整電機(jī) 9.夾緊力調(diào)整減速齒輪 10.從動(dòng)帶輪 11.主動(dòng)輪碟簧 12.調(diào)速絲桿螺母機(jī)構(gòu)圖2 機(jī)電控制CVT夾緊力可調(diào)機(jī)構(gòu)原理
鋼帶長(zhǎng)度(m)0.74帶輪半錐角(rad)0.192帶輪中心距(m)0.16夾緊力調(diào)整電機(jī)最大功率(W)150主動(dòng)輪工作半徑范圍(m)0.0365~0.09夾緊力調(diào)整電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N·m)0.5從動(dòng)輪工作半徑范圍(m)0.0433~0.0913CVT速比范圍0.5~2.5帶輪與金屬帶摩擦因數(shù)0.08CVT最大輸入轉(zhuǎn)矩(N·m)150
2.1夾緊力調(diào)整電機(jī)模型
夾緊力調(diào)整電機(jī)選用普通永磁直流電機(jī)。在恒定磁場(chǎng)激磁條件下,建立電機(jī)運(yùn)動(dòng)基本方程[9]。
電壓平衡方程:
(1)
式中,Uma為電動(dòng)機(jī)電樞電壓;Emg為反電動(dòng)勢(shì);Kme為反電動(dòng)勢(shì)系數(shù);ωm為電動(dòng)機(jī)角速度;Ima為電樞電流;Rma為電樞回路總電阻;Lma為電樞回路總電感。
轉(zhuǎn)矩平衡方程:
(2)
式中,Tm為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩;Tl為折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩;Ta為加速轉(zhuǎn)矩;Jg為折算到電動(dòng)機(jī)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程:
Tm=KmtIma
(3)
式中,Kmt為轉(zhuǎn)矩系數(shù)。
式(1)~式(3)即為永磁直流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型。
2.2夾緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)模型
從動(dòng)輪夾緊力由碟簧和夾緊力調(diào)整彈簧通過(guò)其彈性變形實(shí)現(xiàn)對(duì)帶輪的加壓??紤]在不同工況下,都應(yīng)該可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩,因此從動(dòng)帶輪夾緊力應(yīng)滿(mǎn)足不同工況下夾緊力的最大需求。從動(dòng)輪所需夾緊力Fs可由下式計(jì)算[5]:
(4)
式中,Ti為最大輸入轉(zhuǎn)矩;Rp為主動(dòng)帶輪工作半徑;α為帶輪半錐角;fbp為主動(dòng)帶輪與金屬帶之間的摩擦因數(shù)。
帶輪工作半徑和動(dòng)輪軸向位移有如下關(guān)系:
(5)
式中,Rs為從動(dòng)帶輪工作半徑;Rp_min為主動(dòng)帶輪最小工作半徑;Rs_max為從動(dòng)帶輪最大工作半徑;xp為主動(dòng)帶輪動(dòng)輪軸向位移;xs為從動(dòng)帶輪動(dòng)輪軸向位移。
取ic=ic_max時(shí)各活動(dòng)帶輪的位置為坐標(biāo)原點(diǎn),并規(guī)定主動(dòng)半帶輪相向運(yùn)動(dòng)(溝槽變窄)為xp正向,而從動(dòng)半帶輪相背運(yùn)動(dòng)(溝槽變寬)為xs正向。通過(guò)式(4)、式(5),可得到不同從動(dòng)帶輪軸向位移xs下,從動(dòng)帶輪所需的最大夾緊力Fsr,如圖3虛線所示。按照所需夾緊力的一半確定從動(dòng)輪碟簧壓力,結(jié)合現(xiàn)有碟簧特性,獲得從動(dòng)輪夾緊碟簧壓力Fsd隨從動(dòng)帶輪軸向位移關(guān)系,如圖3實(shí)線所示。陰影部分的壓力差由夾緊力調(diào)整彈簧補(bǔ)充。
圖3 從動(dòng)輪最大需求夾緊力和碟簧壓力隨帶輪軸向位移關(guān)系
由圖3可以得出,需求夾緊力與碟簧夾緊力差最大值ΔFsmax為13.5kN,即夾緊力調(diào)整彈簧最大需要13.5kN的彈力。為了減輕壓緊力調(diào)整電機(jī)的負(fù)荷,提高壓緊力動(dòng)態(tài)調(diào)整響應(yīng)速度,還需要增加助力彈簧,以抵消夾緊力調(diào)整彈簧部分彈力。
定義夾緊力調(diào)整彈簧壓緊力為0且從動(dòng)輪工作半徑最大時(shí)的位置為夾緊力調(diào)整彈簧和助力彈簧的位移原點(diǎn),從動(dòng)帶輪工作半徑減小的軸向方向?yàn)槲灰普较颉?傻脢A緊力調(diào)整彈簧的壓縮量Δxj為夾緊力調(diào)整彈簧位移xj與從動(dòng)輪位移xs之差,即
Δxj=xj-xs
(6)
選擇合適的碟簧彈性特性線性區(qū)域[11],可得夾緊力調(diào)整彈簧的彈性特性,如圖4a所示。為了使在整個(gè)行程范圍內(nèi)獲得比較一致的助力效果,選擇碟簧彈力變化較小的區(qū)間作為助力彈簧工作區(qū)間[12],其彈力為夾緊力調(diào)整彈簧最大彈力的一半。由于助力彈簧整體不會(huì)移動(dòng),其壓縮量Δxa與助力彈簧位移xa和夾緊力調(diào)整彈簧xj位移相等。助力彈簧的彈性特性如圖4b所示。
(a)夾緊力調(diào)整彈簧(b)助力彈簧彈性圖4 夾緊力調(diào)整彈簧和助力彈簧彈性特性
通過(guò)以上分析,可得夾緊力調(diào)整電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為
(7)
式中,Ls為絲桿導(dǎo)程;igj為夾緊力調(diào)整齒輪傳動(dòng)比;ηs為絲桿螺母效率。
根據(jù)以上分析,在MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)上搭建機(jī)電控制CVT系統(tǒng)仿真模型。該模型由驅(qū)動(dòng)輪夾緊力模塊、從動(dòng)輪夾緊力模塊、速比變化率模塊、帶輪軸向速比模塊、速比計(jì)算模塊以及調(diào)速電機(jī)及其控制模塊組成。CVT動(dòng)態(tài)特性及機(jī)電控制CVT速比控制具體參見(jiàn)文獻(xiàn)[13-14]。
從動(dòng)輪夾緊力模塊如圖5所示。從動(dòng)輪實(shí)際夾緊力為夾緊力碟簧彈力和夾緊力調(diào)整彈簧彈力之和。夾緊力碟簧彈力由從動(dòng)輪軸向位移通過(guò)碟簧彈性特性差值獲得。夾緊力調(diào)整電機(jī)角位移經(jīng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為直線位移xj,該位移與從動(dòng)帶輪軸向位移xs之差即為夾緊力調(diào)整彈簧的壓縮位移Δxj,通過(guò)彈性特性差值,便可獲得夾緊力調(diào)整彈簧彈力Fj。xj通過(guò)助力彈簧彈性特性差值獲得助力彈簧彈力Fa,它與Fj的差值便是減速機(jī)構(gòu)的負(fù)載。
由于夾緊力調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在較強(qiáng)的非線性特性,對(duì)調(diào)節(jié)速度的控制響應(yīng)精度和速度要求都比較高。僅采用位置反饋的PID速比控制難以取得令人滿(mǎn)意的效果。需要將位置偏差、位置偏差變化率以及機(jī)構(gòu)負(fù)荷作為控制輸入變量,以獲得較精確的目標(biāo)控制速度。根據(jù)目標(biāo)控制速度與實(shí)際速度的偏差來(lái)輸出PWM信號(hào),控制夾緊力調(diào)節(jié)電機(jī)。因此,采用模糊位置控制和速度PI控制
圖5 夾緊力調(diào)整仿真模型
的雙閉環(huán)控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊力的控制[15]。首先由輸入轉(zhuǎn)矩和當(dāng)前速比計(jì)算出目標(biāo)夾緊力Fsr。根據(jù)目標(biāo)夾緊力和壓緊碟簧所提供夾緊力的差值,獲取夾緊力調(diào)整彈簧的目標(biāo)壓縮量Δxjr。由目標(biāo)壓縮量加上從動(dòng)輪軸向位移xs,可得壓緊力調(diào)整彈簧絲桿螺母端的目標(biāo)位移xjr。位移采用模糊控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)。它將位置偏差Δxj,位置偏差變化率dΔxj/dt以及夾緊力調(diào)整電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl作為輸入量,輸出量為調(diào)整彈簧目標(biāo)移動(dòng)速度vjr。
各變量的語(yǔ)言集如下:
Δxj:{負(fù)(N)、零(Z)、正(P)}
dΔxj/dt:{負(fù)大(NB)、負(fù)小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正大(PB)}
Tl:{小(S)、中(M)、大(B)}
vjr:{負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}
若隸屬度用μ表示,則各變量隸屬度函數(shù)如圖6所示(已作量綱一處理)。模糊控制器控制規(guī)則集見(jiàn)表2。
(a)位移偏差Δxj(b)位置偏差變化率
(c)夾緊力調(diào)整電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩(d)調(diào)整彈簧目標(biāo)移動(dòng)速度圖6 各變量(已量綱一化)隸屬度函數(shù)
ΔxjdΔxj/dtTlSMBNNBNBNBNBNSNBNBNBZNBNBNBPSNBNBNBPBNBNBNBZNBPMPMPMNSPSPSPMZZPSPMPSNSNSNMPBNMNMNMPNBPBPBPBNSPBPBPBZPBPBPBPSPBPBPBPBPBPBPB
vjr調(diào)節(jié)器采用PI控制器,將夾緊力調(diào)整彈簧的目標(biāo)速度vjr作為輸入量,輸出為夾緊力調(diào)整電機(jī)的脈寬調(diào)制的占空比信號(hào)。
根據(jù)理論分析計(jì)算,獲得碟簧的彈性特性,其主要特征參數(shù)見(jiàn)表3。仿真所用到的其余參數(shù)見(jiàn)表1。
圖7所示為夾緊力控制的仿真結(jié)果。在0~1 s時(shí),輸入轉(zhuǎn)矩為20 N·m(圖7b),CVT傳動(dòng)比為1.0(圖7a),從動(dòng)輪需求壓緊力較小(圖7c)。壓緊碟簧根據(jù)自身特性為從動(dòng)輪提供最小壓緊力(圖7d)。在1~2 s時(shí),輸入轉(zhuǎn)矩由20 N·m變化到150 N·m。由于輸入轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化,從動(dòng)輪需求的壓緊力也隨之發(fā)生變化(圖7c中A-B段)。當(dāng)需求壓緊力超出實(shí)際壓緊力時(shí),控制器根據(jù)需求壓緊力計(jì)算出壓緊力調(diào)節(jié)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速,控制壓緊力調(diào)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn),調(diào)整壓緊力調(diào)整彈簧至目標(biāo)行程(圖7e),從而使實(shí)際壓緊力跟隨需求壓緊力變化(圖7c)。CVT目標(biāo)速比在3~4 s時(shí),由1.0線性上升至2.2。CVT速比控制器控制速比調(diào)節(jié)電機(jī),使CVT速比跟隨目標(biāo)速比變化。由于CVT速比發(fā)生變化,其需求壓緊力也隨之發(fā)生變化(圖7c中C-D段)。壓緊力控制器控制壓緊力調(diào)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn),調(diào)整壓緊力調(diào)整彈簧至目標(biāo)位移,從而使實(shí)際壓緊力跟隨需求壓緊力。助力彈簧提供相對(duì)穩(wěn)定的彈力(圖7f),克服壓緊力調(diào)整彈簧部分彈力,以減小壓緊力調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)荷。從仿真結(jié)果來(lái)看,由輸入轉(zhuǎn)矩突變和CVT速比迅速變化兩種情況會(huì)使需求夾緊力發(fā)生較大變化。采用本文提出的壓緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)和控制策略能較好得的跟隨需求壓緊力的變化,滿(mǎn)足行駛工況的需求。
表3 碟簧主要參數(shù)
(a)速比(b)輸入轉(zhuǎn)矩
(c)從動(dòng)輪壓緊力(d)壓緊彈簧彈力
(e)壓緊力調(diào)整彈簧位移(f)調(diào)節(jié)/助力彈簧彈力圖7 夾緊力控制仿真
(1) 機(jī)電控制CVT的夾緊力采用碟簧加壓,在某一速比位置只能施加固定的夾緊力。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不能根據(jù)負(fù)荷調(diào)整夾緊力。
(2) 本文提出一種包含夾緊碟簧、夾緊力調(diào)整電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)、夾緊力調(diào)整彈簧、助力彈簧的夾緊力調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu),并建立數(shù)學(xué)模型。
(3)仿真結(jié)果表明,采用本文所提出的夾緊力調(diào)整機(jī)構(gòu),能較好地滿(mǎn)足輸入轉(zhuǎn)矩變化和CVT速比變化所帶來(lái)的需求夾緊力變化。
[1]Takashi S, Hiroyuki Y, Yoshio M, et al. Introduction of the Latest Hydraulic Control System for Automatic Transmission[C]//Proceedings of the 7th JFPS International Symposium on Fluid Power.Toyama,2008:137-142.
[2]Patric A D, Laurent T, Steven B, et al. CVT-based Full Hybrid Powertrain Offering High Efficiency at Lower Cost[J]. SAE Paper, 2010-01-1313.
[3]Zhang Lei,Hao Guili, Yang Xiumin. The Electric Vehicle Power Design and the Matching Characteristics Analysis of the Transmission System[J]. Telkomnika, 2013, 11(11): 6352-6357.
[4]程乃士,郭大忠,郝建軍,等. 機(jī)械加壓、電子機(jī)械控制汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器[P]. 中國(guó)專(zhuān)利:200620110951.5,2007-10-31.
[5]薛殿倫, 楊凱, 程金接. 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器夾緊力的分析與研究[J]. 汽車(chē)工程, 2010,34(10): 923-927.
Xue Dianlun, Yang Kai,Cheng Jinjie. Analysis and Study on the Clamping Force of Metal V-belt CVT[J]. Automotive Engineering, 2010,34(10):923-927.
[6]van der Meulen S, de Jager B, Veldpaus F, et al. Improving Continuously Variable Transmission Efficiency with Extremum Seeking Control[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2012,20(5):1376-1383.
[7]Rahman A, Sharif S B, Hossain A, et al.Kinematics and Nonlinear Control of an Electromagnetic Actuated CVT System for Passenger Vehicle[J]. Journal of Mechanical Science and Technology,2012, 26(7):2189-2196.[8]van der Noll E, van der Sluis F, van Dongen T, et al. Innovative Self-optimising Clamping Force Strategy for the Pushbelt CVT[J]. SAE International Journal of Engines,2009,2(1):1489-1498.
[9]李光友,王建民,孫雨萍.控制電機(jī)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.
[10]程乃士. 汽車(chē)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器:CVT原理和設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
[11]邱梅開(kāi). 碟形彈簧彈性特性的分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 1994, 10(3):83-87.
Qiu Meikai. Elastic Characteristic of Disk Spring[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,1994, 10(3):83-87.
[12]易先中, 張傳友, 嚴(yán)澤生. 碟形彈簧的力學(xué)特性參數(shù)研究[J]. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,4(4):99-101,140.
Yi Xianzhong, Zhang Chuanyou, Yan Zesheng. Research onMechanical Properties of Disk Spring[J]. Journal of Yangtze University (Natural Science Edition) Sci. & Eng., 2007, 4(4):99-101,140.
[13]Carbone G, Mangialard L, Bonsenb B, et al. CVT Dynamics: Theory and Experiments[J]. Mechanism and Machine Theory, 2007,42(4):409.
[14]葉明,程越. 電驅(qū)動(dòng)無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)動(dòng)態(tài)控制研究[J]. 機(jī)械傳動(dòng), 2011,35(2):9-12.
Ye Ming, Cheng Yue.Study on Dynamic Control of Continuously Variable Transmission Driven by DC Motor[J]. Journal of Mechanical Transmission, 2011,35(2):9-12.
[15]張傳偉,郭衛(wèi).直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究[J]. 機(jī)床與液壓, 2005(2):128-129.
Zhang Chuanwei, Guo Wei. Simulation Research on the Speed Governing System of DC Motor[J]. Machine Tool & Hydraulics,2005(2):128-129.
(編輯郭偉)
Performance Analysis of Variable Clamping Force Actuator of EMCVT
Ye MingLi XinLuo Yong
Key Laboratory of Advanced Manufacturing Techniques for Automobile Parts,Ministry of Education,Chongqing University of Technology,Chongqing,400054
EMCVT was driven by direct current motor. It was more efficient, had less parts and better control performance than that driven by electric-hydraulic system. So far the clamping force of EMCVT could not be varied with input torque. A new type of actuator where the control clamping force was put forward. Mathematical model of clamping force control actuator was built and a dual closed loop controller with fuzzy logic control and PI control was designed. Simulation results show that control performance of clamping force actuator and control strategies are good and meet the requirements of clamping force while system running.
electric-mechanic continuously variable transmission(EMCVT); variable clamping force; control; simulation
2013-11-12
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275549); 重慶市科委自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(cstc2012jjA60003);重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(KJ120830)
U463.2DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2015.03.020
葉明,男,1976年生。重慶理工大學(xué)汽車(chē)零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員、博士。主要研究方向?yàn)檐?chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)綜合控制。獲市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng),發(fā)表論文25篇。 李鑫,男,1969年生。重慶理工大學(xué)汽車(chē)零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)師。羅勇,男,1981年生。重慶理工大學(xué)汽車(chē)零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員、博士。