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河北建筑工程學院
畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯
系別： 機械工程系
專業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班級： 機101
姓名： 侯躍龍
學號： 2010307107
外文出處： Vehicle System Dynamics
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導教師評語：
簽字：
年 月 日
附件2、外文資料翻譯譯文
液壓驅動的無級變速器控制
4. 液壓約束
CVT的比率控制器（實際上）控制初級和次級壓力。幾個 壓力的限制，必須考慮到該控制器：
1. 轉矩限制Pα≥Pα的扭矩，防止打滑的滑輪;
2. 較低壓力的約束Pα≥Pα，以保持兩個電路注滿油。在這里，相當任意的的PPlow=3[bar]選擇.為使有足夠的油流Qsa的附件電路和用于被動閥在該電路的一個適當?shù)牟僮魇潜匾腝sa大于最小流Qsa，最小。最小壓力Ps低4[bar]轉 證明是不夠的;
3. 上部壓力限制Pα≤Pαmax以防止損壞液壓管路汽缸和活塞.因此，Ppmax=25[bar]PS最大值=50[bar];
4. 液壓約束Pα≥Pα液壓，以保證主電路能快速放掉夠向漏和次級電路可以提供足夠的流動朝向初級電路.
壓力Pp，的扭矩和Ps扭矩限制1依賴于關鍵的夾緊力 Fcrit方程（5）.估計轉矩Tp是使用固定式發(fā)動機的的扭矩計算 地圖，變矩器特性和鎖止離合器模式，隨著慣性作用一起發(fā)動機輪和主齒輪箱軸.安全系數(shù)Ks=0.3相對于估計最大的主轉矩Tpmax已被引入到占上干擾估計轉矩Tp，例如沖擊負荷的車輪。然后帶輪的夾緊力（相等的兩個滑輪，而忽略了變速器效率）所需的扭矩傳遞變成了：
Ftorque = cos(?) · (| ? Tp| + ks · ? Tp,max)/ 2 · μ · Rp (25)
因此，所產生的壓力，可以很容易地使用公式推導（12）和（13）：
(26)
(27)
一模一樣的夾緊裝置已被以前使用參考。[ 3 ]試驗臺用于測量這款變速箱與測試車路。無滑移已經實現(xiàn)，在任何這些實驗中這項工作的主要目標是改進比跟蹤行為，夾緊裝置維持不變。進一步的闡述制約4是基于質量守恒的定律初級電路。首先，應當指出，對于本論述的泄漏流量Q p ，泄露漏和可壓縮長期κoil · V· 可忽略不計相比。此外，它被再次提及，流量QSP與QPD永遠不能不等于零，則在同一時間。最后，可以選擇替換的比率變化rcvt率通過比移rcvt ，D所需的速率，這是由分層傳動系統(tǒng)控制器指定。如果 rcvt ，D <0，則油流出的主缸的給排水管，所以QPD > 0且QSP = 0 。約束4相對于主滑輪電路然后導致以下關系的壓力，hyd ：
(28)
其中APD，max是主閥的流路中由初級的最大開口氣缸組成。以類似的方式，對于次級帶輪電路壓力Ps的關系，HYD在約束4可以得出。這個約束是特別相關的，如果˙rcvt>0，也就是說，如果從流量QSP 次級到初級電路必須為正并且結果，QPD= 0。這就 液壓驅動的CVT397的結果：
(29)
Asp，max是主閥中的流道從次級最大開口到主電路。 對于CVT的比率控制器的設計是有利的配制，以約束夾緊力，而不是壓力方面。一個關聯(lián)的夾緊力Fα，β與壓力Pα，β和使用等式（12）和（13）這個結果的要求：
(30)
最小滑輪夾緊力：
(31)
5.控制設計
假定在本節(jié)中，在每個時間點t時，主speedωp （t）的比值rcvt （t）的初級壓力峰值（ t）和次級壓力Ps （t）的測量結果從已知的過濾和重建。此外，假定該無級變速器被安裝在一個車輛傳動系和所期望的CVT比rcvt ，D（t）和比值變化的所需速率˙ rcvt ，D（ t）由整體分層傳動系統(tǒng)控制器指定。這意味著，每個時間點的約束反力可被確定。本CVT控制器的主要目標是實現(xiàn)的快速和準確的跟蹤所需比例的軌跡。此外，控制器也應該是對干擾的控制性。一個重要的子目標是最大限度地提高效率。這是很合理的（和其他支持通過實驗， [3]） ，要實現(xiàn)這個子目標夾緊力Fp和Fs的必須為越小越好，考慮在方程的要求（30）考慮在內。比例控制器的輸出是受方程（31）的約束。約束Fα ≥ Fα ，最小有效提高1帶輪的夾緊力的設定值，從而產生一個不良率的變化。這可以通過提高相對帶輪的夾緊來抵消力為好，使用基于模型的補償條款中的比例控制器。使用IDE的模式，即用式（ 10 ） ，表達式的比例變化迫使閃點，比例和Fs ，比（圖8 ）可以很容易地得出：
(32)
(33)
其中Fshift，d是期望的換檔力，基本上之間加權力差異兩個滑輪。如前所述，κ取決于τs這又取決于Fs的。這是一個隱式關系（FS，比例取決于FS），已解決由壓力計算κ測量?，F(xiàn)在將顯示在每一個時間，兩個夾緊力之一等于Fα，min，而其他確定的比值。用公式（30），（32）和（33）表示
圖8帶約束補償比例控制器
次級夾緊力Fp，d和Fs，d由下式給出：
（34）
（35）
實際上，該比例被控制在這樣一種方式，移動力FSHIFT變得等于Fshift，d。對于由此產生的換檔力擁有所以：
（36）
這適用于，只要夾緊力不會對它們的最大約束飽和 （Fα，_≤Fα，min）。在Fα，ratio≥Fα，max，F(xiàn)α，d =Fα，max，F(xiàn)shift= Fshift，d的情況。因此，該換檔速度是因為飽和執(zhí)行器有限。（根據(jù)完成控制器，F(xiàn)shift，d必須變速器的specified.As動態(tài) 到IDE的型號）都相當非線性，等效輸入u介紹，使用逆 該井模型Fshift，d的代表性：
（37）
當|ωp |與雙方的互補基本上是一個反饋線性化曲線。這將取消（已知的）非線性的變速器，max見，例如Slotine等。 [15]。另外，設定值前饋被引入，這將降低受控的相位滯后系統(tǒng)響應。由于模型不準確等因素（如上層鎖模力的限制），max差異˙rcvt和˙rcvt之間γ，max會發(fā)生d：
（38）
如果u代替γ以及獲得良好的跟蹤性能。線性反饋控制器 基于該（違背方程（10））中，有慣性的知識被選定進行u 參與，需要至少一個第二順序控制器。因此，使用的PID控制器。
比例控制是用于迅速減少錯誤，而集成所需的過程，以便跟蹤斜坡設定值與零誤差。某些微分作用證明有必要獲得更大的穩(wěn)定裕度（少振蕩響應）?？刂破鲗崿F(xiàn)如下：
（39）
其中Ke∈{0，1??}切換積分，并根據(jù)是一定條件下進一步解釋?？刂破鞯奈⒎肿饔弥蛔饔糜谒鶞yCVT 信號，以避免在給定值的階梯式變化的過度控制響應。 此外，一個高頻極點已被添加到該過程的操作，以防止過度的頻率在高頻率。控制器參數(shù)P，I和D已被調諧手動。
在執(zhí)行器飽和的（因為最大的力約束）情況下， 閉環(huán)有效地打破（測量rcvt已經不反應的變化,u）。這會導致性能下降，因為控制器的積分器的值繼續(xù)成長。這個所謂的積分器積分飽和是不可取的。有條件的抗飽和機制 已加入飽和期間限制積分器的值：
（40）
如果任飽和壓力（= ，max or= ，max），移動速度誤差γ必然變大?？狗e分飽和算法，確保穩(wěn)定，但跟蹤行為會 惡化。這是硬件限制其只能通過提高變換器來解決和液壓系統(tǒng)的硬件。有條件的抗飽和與一個標準的（線性）的優(yōu)點算法是線性方法需要調整的良好表現(xiàn)，而條件 辦法沒有。此外，有條件的算法的性能密切類似于一個良好的線性調整機制。
6.實驗結果
作為無級變速器已經在測試車輛已經實現(xiàn)，在車載實驗上的滾子長凳已經進行調整和驗證新的比率控制器。為了防止非同步的油門和CVT比操作，油門踏板信號（見圖1）具有被用作輸入的驗證實驗。協(xié)調器將跟蹤 發(fā)動機的最大效率運行點。在巡航控制的一種半強迫降行動 背出了在一個單一的參考實驗已進行的?50公里每小時后跟一個踏板的速度。記錄的踏板角度（參見圖9）已被施加到所述協(xié)同控制器。 這種方法取消了有限的人力驅動的可重復性。圖10的上圖顯示了從速度的測量計算出的CVT比反應 利用方程（1），描述的跟蹤誤差。因為這是一個相當苛刻實驗，跟蹤信號是足夠的?？梢缘玫礁玫母櫺阅?更光滑的設定點，但反應的特點將變得不那么明顯 為好。圖11示出了初級和次級帶輪壓力。最初的主峰在誤差信號（大約T =1.5秒）是飽和的二次壓力（下圖11地塊），由于泵的過流限制。一個更快的初步反應是必需的， 液壓硬件的適應是必要的。初始快速降擋后， 比再次降檔之前達到設定值（大約T =7次）。在轉移所有變動方向（T =1.3，T =1.6和t= 7.5s）發(fā)生相對少量的過沖， 這表明，該積分抗飽和算法表現(xiàn)良好。 看著在T附近的初級壓力= 1.5秒，它可以被觀察到，這壓力峰值反復高于其設定值。此行為是由性能限制 主壓力控制器。所開發(fā)的控制器，保證只有一個當時帶輪壓力設定值上升高于其低限，并且只實現(xiàn)
圖9 踏板輸入的CVT動力總成 圖10 CVT速比響應和跟蹤誤差，輥板凳半降檔
圖11 初級和次級帶輪壓力，輥板凳半降檔 圖12 新控制器的滑輪壓力設定值減去低的限制
期望的比率。這被可視化在圖12中。更高的夾緊力導致更多的損失 無級變速器[10]，只要沒有宏觀滑移發(fā)生。主要原因是油泵電力需求 （大約與壓力呈線性），并在帶本身，這既增加而損失 增大夾緊壓力，通過測量[16]作為支撐。因此，該控制器具有用于提高CVT的效率的電位，相對于基于非模型控制器。
回顧圖10，第二（正）峰的下圖（之后的第一個負峰值由于執(zhí)行器飽和）代表的比例響應的超調，由于移動方向變化。這個量描述了控制器的跟蹤性能好，并且將被用于評估控制器的性能。超調在這里計算作為（正的）最大的比例誤差：最大（rcvt，d - rcvt）。另外，平均絕對誤差（1 / N）的| rcvt-d，rcvt|（在10秒的響應的N個數(shù)據(jù)點）將用于比較的結果。
同樣的實驗已經執(zhí)行用于在控制器上幾個變化。對于每一個這些變型，所有約束都仍施加，但有些在補償方面 比控制器已被暫時關閉（在圖8中的垂直箭頭所示）。結果進行了比較的結果為總控制器和在圖13中被描繪。將要處理的情況下，有：
1.所有前饋和補償?shù)模偭浚?
2.沒有設定值前饋（斷），rcvt，d =0等式（37）。
3.沒有關鍵（無皮帶打滑）扭矩約束補償（T排版關），F(xiàn)torque=0。
4.無液壓約束補償（hydr樣圖關），F(xiàn)α，液壓=0。
5.無扭矩傳遞，也不液壓約束補償（T，hydr樣圖關），F(xiàn)torque=0，F(xiàn)α，液壓=0。
它是立即清除所有的替代品，與所有前饋總控制器和在上段所述（總量）補償器性能最佳，這意味著所有 控制器方面擁有盡可能降低跟蹤誤差了積極的貢獻。開關關閉或液壓約束補償項（hydr排版關閉）或轉矩傳遞 補償器（T補償關閉）不會嚴重降低質量跟蹤。但是， 切換兩個補償關閉（T，hydr補償關閉）不會引入大的跟蹤誤差。這發(fā)生，因為這兩個約束的最大操作者取來計算補償 動作，并且如果一個約束補償器是零，最大運算器的輸出仍然
圖13幾個控制器的替代品沖和平均絕對誤差
會是非零的，由于第二個約束。兩個補償器關掉同時 有效地引入控制器輸出U一個“死區(qū)”，其結果是明顯的。與設定值前饋響應關閉（off'）中增加了錯誤的因產生反應的增加相位滯后?？偟牡玫降慕Y果開發(fā)的控制器顯示出更好的跟蹤行為（過沖和平均絕對誤差）和 較低的瞬時滑輪壓力（僅在比值的變化，如夾緊策略是相等的）與以前采用的控制器獲得，按文獻結果進行了比較。 這可能指示了可能改進新的CVT效率控制器如前所述。
圖14 在針尖的變化在測試賽道的實驗車輛 圖15CVT速比響應和跟蹤誤差，道路尖端移位
通過在主壓力控制器的局限性。這種現(xiàn)象降低了最大減檔的速度，并且是作為在t輕微凸點=6.2s和t=8.2有形之前。如所呈現(xiàn)的實驗的主要目標是展示一個新的比率控制器概念，實驗皮帶打滑時一直使用經過驗證的鉗位裝置避免前面提到的。此外，網上基于模型的檢測算法被使用，驗證該。有兩種方法來檢測帶從測量數(shù)據(jù)滑落線（不直接在滑輪的皮帶的運行半徑來計算所謂的幾何測量比）的實驗后已被使用。第一，它已被證實，如果CVT的范圍幾何比例可能不超過（rlow≤rcvt≤rod）。其次，最大 轉移CVT的速度是有限的，由于有限的夾緊力和變速器的速度，看方程（10）。摩擦在推帶的過度（宏觀）滑移區(qū)域系數(shù)減小，滑差調速[8]。這將導致不穩(wěn)定的動態(tài)行為，因此速度滑將迅速增加，當AV-帶的扭矩容量是exceeded. As的比值從測量滑輪的速度，過快的比例變化（rcvt高值）可以指示皮帶打滑。每次測量的結果都經過仔細審查，其結果并沒有顯示皮帶打滑影響的任何痕跡。
圖16 初級和次級帶輪的壓力，道路尖端移位
7.結論
一種新的比例控制器的金屬推帶式CVT用帶液壓夾緊系統(tǒng)被開發(fā)出來。在變速器和液壓系統(tǒng)動態(tài)模型補償?shù)幕A系統(tǒng)，設定值前饋和反饋線性化控制方面實施。反饋控制器是帶有條件抗飽和PID控制器保護。總比值控制器保證，壓力設定點中的至少一個總是以最少的相對于他的約束而另一種是上述的最小凸電平，用于換檔。這種方法有可能用于提高CVT的效率。滾子工作臺和公路實驗具有內置CVT表明足夠的跟蹤是一個車輛獲得的。從比例上設定的最大偏差由執(zhí)行機構壓力飽和造成的。實驗與幾個控制器的變化具有速度向前的現(xiàn)象，所有已執(zhí)行的前饋和約束補償方面產生有益的最小化跟蹤誤差影響。提示轉移的實驗顯示對曲線性好執(zhí)行器飽和。