基于车辆动力学模型的AMT在环仿真实验系统研究.docx

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1、基于车辆动力学模型的AMT在环仿真实验系统研究基于车辆动力学模型的AMT在环仿真实验系统研究丁文涛,刘大维,郑旭光,王辛立,王玉海来源：（当代电子技术）2020年第19期摘要:为提高AMT系统的开发效率和开发质量,研制了一种AMT在环仿真实验系统,将真实的车辆AMT相关部件用仿真模型来代替,建立了车辆传动系统及其部件的动力学模型,并进行相应的程序设计,模拟真实车辆的发动机转速、车速等信息,对AMT电控单元在实车实验之前进行验证,为AMT电控系统的开发提供了一个方便、可靠的实验平台。关键词:AMT;在环仿真;车辆动力学;仿真模型中图分类号:TN919-34文献标识码:A文章编号:1004-373

2、X(2020)19-0195-03LoopSimulationExperimentalSystemforAMTBasedonVehicleDynamicsModelDINGWen-tao1,LIUDa-wei1,ZHENGXu-guang2,WANGXin-li2,WANGYu-hai2(1.QingdaoUniversity,Qingdao266071,China;2.FAWJiefangQingdaoAutoFactory,Qingdao266043,China)Abstract:ToimprovetheefficiencyandqualityoftheAMTsystemdevelopme

3、nt,the-loopsimulationexperimentalsystemforAMTwasdeveloped.UsingsimulationmodelinsteadoftherealvehiclerelatedcomponentsofAMT,establishingthevehicletransmissionsystemanddynamicmodel,designingthecorrespondingprogramtosimulatetheenginespeedandvehiclespeed.TheAMTcontrolunitisverifiedbeforeexperiment,anda

4、convenientandreliableexperimentalplatformisprovidedforthedevelopmentofAMTcontrolsystem.Keywords:AMT;the-loopsimulation;vehicledynamics;simulationmodel0引言重型车辆具有总质量大、使用工况复杂、挡位多等特点,为减轻驾驶员的操纵难度和劳动强度,实现重型车辆的自动变速具有重大现实意义1。电控机械式自动变速器(AMT)因具有效率高、成本低、易于制造的优点,并且操纵方便,能够知足重型汽车动力传递要求,因而在重型车辆上具有广阔的应用前景2-4。传统的AMT系

5、统开发需要在实车上进行大量调试,造成了时间和资金的浪费。构建AMT在环仿真实验系统,不仅能够模拟车辆在正常工作条件下的性能,而且能够通过修改仿真条件,获得在实验中难以得到的车辆在极限工况、紧急工况条件下车辆响应及评价相应控制策略的优劣5,为AMT电控单元的开发提供方便,可显著地提高AMT系统的开发效率和开发质量。AMT在环仿真实验系统主要包括AMT电控单元、车辆动力学模拟模块、机械仿真执行机构、信息输入模块等。本文主要针对车辆动力学模拟模块进行设计,建立车辆动力学模型,包括发动机模型、离合器模型及车辆传动系统的纵向动力学模型,并采用C语言进行程序设计,利用外界输入信息,对车辆的直线行驶工况进行

6、模拟仿真,模拟发动机转速、变速器中间轴转速、车速等参数,用以验证AMT电控单元性能的可行性与可靠性。1AMT在环仿真实验系统构造组成及工作原理AMT在环仿真实验系统如图1所示,系统主要由AMT电控单元TCU、车辆动力学模拟模块、信息输入模块、离合器执行机构、变速箱选换挡执行机构、传感器系统、仪表盘及液晶显示模块和信息实时检测模块等组成。其中,车辆动力学模拟模块用于模拟整车运动学;信息输入模块有电子油门踏板、制动踏板、车辆载荷旋钮、道路坡度旋钮、驻车制动开关等信息;离合器执行机构采用实车的离合器执行机构,用弹簧模拟离合器压紧力;变速箱选换挡执行机构采用实车的选换挡执行机构;传感器采用实车的选换挡

7、位置传感器和离合器位移传感器;仪表盘采用实车仪表,用于显示车辆车速及发动机转速等信息;液晶显示模块用于显示油门踏板开度、制动踏板开度、车辆载荷、道路坡度、离合器行程、选换挡位置等信息。当实验系统点火开关打开后,设置车辆载荷和道路坡度信息,通过油门踏板、制动踏板来模拟驾驶员驾驶意图。将收集到的油门踏板开度、制动踏板开度、车辆载荷、道路坡度、离合器位移等信息及AMT电控单元TCU发送的挡位信息通过CAN总线发送给所建立的车辆动力学模型,进行整车运动学模拟。将模拟得到的发动机转速、变速器中间轴转速、车速等信息发送给TCU,TCU根据内置的控制规律(换选挡规律、离合器接合规律等),控制离合器接合及变速箱选换挡,测试AMT系统性能的可行性和可靠性。图1AMT在环仿真实验系统示意图2车辆动力学系统仿真模型2.1车辆模型车辆由发动机提供动力源,经过传动系传递到驱动车轮,并转化为驱动力克制道路阻力,驱动车辆行驶。车辆的行驶方程为6:Ft=Ff+Fi+Fw+Fj(1)Tc?ig?i0?Tr=mg?f+mg?i+CD?A21.15?