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用于電動(dòng)汽車的無縫切換雙制動(dòng)變速器研究

對于汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，變速器是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，影響著汽車的燃油效率和動(dòng)力性能。提出了用于電動(dòng)汽車的新式無縫切換雙制動(dòng)變速器，研究了其動(dòng)力學(xué)模型、控制器設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證。如圖1所示，該變速器包含一個(gè)兩級行星齒輪組，用來控制動(dòng)力傳遞。齒輪組由普通太陽輪、普通齒圈及兩個(gè)制動(dòng)器組成。利用轉(zhuǎn)矩平衡和虛工原理，得到裝配了該變速器的電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。然后，利用Pontryagin龐特利雅金最小值原理設(shè)計(jì)了一個(gè)最優(yōu)換擋控制器。在換擋過程中，該控制器保持傳動(dòng)系統(tǒng)輸出速度和輸出扭矩不變，減少換擋時(shí)間和制動(dòng)導(dǎo)致的能量耗散。因?yàn)橛勺钚》▌t提供的最佳控制策略是開環(huán)的，所以設(shè)計(jì)了一個(gè)反推控制器，其基于最優(yōu)控制輸入提供穩(wěn)定反饋。采用SimDriveLine動(dòng)力傳動(dòng)建模工具在Matlab/Simulink軟件中進(jìn)行建模。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明，該變速器可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的換擋，且不引發(fā)輸出速度和扭矩的過度波動(dòng)。

圖1　變速器結(jié)構(gòu)爆炸圖

在麥克吉爾大學(xué)的智能機(jī)械中心按如下3個(gè)階段做了進(jìn)一步研究：①設(shè)計(jì)一個(gè)H∞魯棒控制器來消除擾動(dòng)和噪聲，并考慮到系統(tǒng)建模和執(zhí)行器建模中的不確定因素；②為了提高換擋質(zhì)量對制動(dòng)扭矩進(jìn)行估計(jì)；③將變速器安裝到有扭矩傳感器的車上，分析采用反推控制器的該變速器性能

M.S. Rahimi Mousavi et al. Mechanism and Machine Theory 94（2015）96-118.

編譯：汪濤