8

第19卷第2期　

2003年4月

机械设计与研究

MachineDesignandResearch

Vol.19No.2Apr.,2003

文章编号:100622343(2003)0220035203

直流伺服电机驱动的自动离合器控制

叶　明,　秦大同,　刘振军

(重庆大学　机械传动国家重点实验室,重庆　400044)

　　摘　要:采用直流伺服电机驱动的自动离合器执行机构,与高速开关阀控制液压缸的执行机构相比,可使电控

机械自动变速系统的结构大大简化,同时可提高离合器结合速度的控制精度。设计了基于模糊控制和PI控制双闭环控制的伺服电机驱动离合器执行机构,建立了数学模型,并进行了系统仿真。结果表明,直流伺服电机驱动离合器,能很好地控制离合器的结合速度,提高车辆起步品质。

关键词:直流伺服电机;离合器;模糊控制中图分类号:U463　　　文献标识码:A　　离合器的自动控制是电控机械式自动变速器(AMT)技术的难点[1]。目前AMT车辆离合器执行机构大多采用由高速开关电磁阀控制液压缸的电液操纵机构,通过对速度反馈量的脉宽调制,控制高速开关电磁阀的开闭,实现离合器结合速度的控制。但电磁阀的开启的滞后性击水现象、,,制,不仅可实现直接速度反馈的离合器结合速度精确调节,而且取消了液压系统所需的复杂油源,使AMT系统的结构大为简化,降低了系统成本[3]。

本文设计了直流伺服电机离合器执行机构,并采用模糊控制方法,对伺服电动机实行速度和电流反馈的双闭环控制,实现了电机的精确调速,使离合器的结合速度得到精确的控制,提高了离合器的起步品质。

2　离合器执行机构模型

、减速机(1,,它可以将旋转运动转换为离合器,同时实现较大减速比,获得恰当的速度和足够的分离力。

1　离合器控制目标

　　AMT车辆离合器起步控制就是通过对离合器结合速度的控制使车辆在不同路况和满足驾驶员意图的条件下,使车辆迅速平稳地起步。其控制目标是保证起步过程离合器结合的平稳性,延长离合器的使用寿命,减小发动机转速的波动,使车辆具有良好的起步品质。通常用车辆冲击度j和离合器滑磨功Wc来评价车辆起步品质。离合器在结合过程中,存在着一个半结合点。在半结合点以前,车辆处于静止状态,冲击度为零。为减少起步时间,应当使离合器迅速结合。在半结合点后,离合器传递的扭矩大于滚动摩擦阻力矩时,车辆开始运动,这时应减小离合器结合速度,使冲击度降低。当离合器主从动盘转速相等(同步等)后,冲击度取决于发动机的扭矩输出特性,与离合器的结合无关,此时滑磨功为零,应迅速结合离合器,完成车辆起步。由此看来,半结合点处是车辆状态的突变点,应严格控制离合器结合速度,使其满足起步品质的需要

。

收稿日期:2002-09-13

基金项目:福特—国家自然科学基金联合资助项目(50122101)

▲图2　永磁直流伺服电机驱动装置结构图▲图1　离合器执行机构示意图

1.直流伺服电机　2.齿轮减速机构　3.丝杠螺母

4.分离杠杆　5.离合器

　　减速机构和运动转换机构为刚体运动,视为线性环节。直流永磁式伺服电机无控驱动装置系统模型如图2所示。

在恒定磁场激磁条件下

,建立电机运动基本方程。电压平衡方程: