2011车辆动力学(2)-液力变矩器

利用系统 辨识得到
三、稳态模型
A( z ) y ( k ) = B ( z ) u (k ) + e (k )
式中
u ( k ) —— 系统的第 k次输入值；
y (k )
—— 系统输出量的第k 次观测值；
e ( k ) —— 均值为零的随机干扰信号；
z —— 系数A和B的延迟算子。
A ( z ) = 1 − 1.212 z −1 − 0.01496 z −2 + 0.895 z −3 − 0.282 z −4 例： B ( z ) = 0.4529 z −1 − 0.7978 z −2 + 0.6094 z −3 − 0.2444 z −4
0 1 0 J T 0 −1
−1
−1
& X = AX + BU Y = CX
sX ( s ) = AX ( s) + BU ( s ) Y ( s ) = CX ( s )
1 0 C= 0 1
Y ( s) = C ( sI − A) −1 BU ( s)
MB λB = = f (i ) 2 ρ gnB D 5
−λT = −M T = f (i ) 2 5 ρ gnB D
λM
T
MT = = f (i ) 2 5 ρ gnB D
派生两个重要的无因次特性
2 MT λT ρ gnB D5 λ 变矩特性： K = − =− = − T = f (i ) 2 λB ρ gnB D 5 λB MB
D Mi = M B + JB M = M D − J T T o
D M B = M B + ρ FBy M D = M − ρF T Ty T
dQ dωB + J By dt dt d ωT dQ − J Ty dt dt
涡轮液力转矩
FBy 、Ty F
D MB
JTy
J By
MT
MB
D MT
JT
Mo
D Mi = M B + JB M = M D − J T T o
dωB dt d ωT dt
FBy 、Ty F
泵轮和涡轮叶片间流道几 何参数的形状因素 变矩器循环圆内的液体 循环流量
q
四、非稳态模型
泵轮液力转矩
dωB dt d ωT dt
三、稳态模型
JB
MB
JT
c
ωB
ωT
MT
c-转矩传递系数
JB J T
d ωB = M B − c(ωB − ωT ) dt d ωT = c(ωB − ωT ) − M T dt
JB 0
& 0 ω B −c c ω B 1 0 M B ω = c −c ω + 0 −1 M JT &T T T
四、非稳态模型
JB
JT
MB MT
ωB M i
ωT M o
dωB M i = J B dt + M B M = M − J d ωT T T o dt i = ωT / ωB M B = ρ g λB nB 2 D 5 M T = KM B
四、非稳态模型
周期为15的M序列，伪随机信号
三、稳态模型
估计系统的过渡过程时间 Ts 和系统的最高频率 f max ，以此作为 选择激励信号的依据。 选择激励信号的依据。 （1）激励信号的频带必须覆盖系统的频带 ）
对于M序列：
（2）M序列周期要大于系统的过渡过程时间 ） 序列周期要大于系统的过渡过程时间
三、稳态模型
2
3
Qs Q = m 3 = λq ns Ds3 nm Dm
Hs H = 2 m 2 = λH ns2 Ds2 nm Dm
5
流量系数
D ⋅ s Dm
2
2
能头系数
M s ρ s g ns = ⋅ M m ρ m g nm Ps ρ s g ns = ⋅ Pm ρ m g nm
四、非稳态模型
0 .9 0
x1 0
-5
α = + 5 2 .3 6 ra d /s
2
2 .0
加速
α = - 5 2 .3 6 ra d /s
0 .7 5
2
α = + 5 2 .3 6 ra d /s α = -5 2 .3 6 ra d /s
2
2
减速
1 .6
能容系数λ
0 .4 5
0 .3 0
0 .1 5 0 .0 0
泵轮和涡轮叶片间流道几何参 数的形状因素 变矩器循环圆内的液体循 环流量 泵轮和涡轮综合几何参数
Q
A1、A2
A1 = A2 =
RB 2 ctgβ B 2 RD 2 ctgβ D 2 − FB 2 FD 2 RB 2 ctgβ B 2 RT 2 ctgβT 2 − FB 2 FT 2
dQ dω M i = M B + ρ FBy + ( J B + J By ) B dt dt M = M − ρ F dQ − ( J + J ) d ωT T Ty T Ty o dt dt i = nT / nB M B = ρ Q ( A1Q + ωB RB 2 2 ) M = ρ Q( A Q + ω R 2 − ω R 2 ) T 2 B B2 T T2
经济特性： η =
PT − M T nT = = Ki = f ( i ) PB M B nB
nT 速比： i = nB
二、原始特性
MB 转矩系数 λB = （能容系数） ρgnB 2 D 5
− MT 变矩比： K = MB
效率： η = − M T nT = Ki
i1
i*
i2
imax
M B nB
0 .1 5
0 .3 0
0 .4 5
0 .6 0
0 .7 5
0 .9 0
变矩比K
1 .2 0 .8 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8
0 .6 0
传动比i
传动比i
i = nT / nB M B = ρ g λB D nB 2 D 5 MT = K DM B
四、非稳态模型
JB
Mi
三、稳态模型
MT = f(nT)
i = nT / nB 2 5 M B = ρ g λ(nT)
MB = f(nT)
三、稳态模型
转速控制
试验台架
转矩控制
三、稳态模型
输入信号必须充分激励系统的所有模态。 输入信号必须充分激励系统的所有模态。
3
Ds ⋅ Dm
5
Ms Mm = = λM 2 2 2 5 ρ s gns Ds ρ m gnm Dm Ps Pm = = λP 3 5 3 5 ρ s gns Ds ρ m gnm Dm
转矩系数
Ds ⋅ Dm
功率系数
二、原始特性
λM =
B
MB = f (i ) 2 5 ρ gnB D
试验测试结果
幅频和相频特性
三、稳态模型
把液力变矩器的每个工况（对应一个速比i）视为线性系统， 由多个工况点的线性模型来描述系统的动态特性。
ωB ( s) G11 ( s) G12 ( s) M B ( s ) = M (s) ωT ( s ) G21 ( s ) G22 ( s) T
第二节
液力变矩器建模 液力变矩器建模
发动机
液力变矩器
自动无级变矩变速特性
一、液力变矩器结构和工作原理
涡轮
泵轮
涡轮
导轮
导轮
泵轮
第二节
液力变矩器建模 液力变矩器建模
一、液力变矩器结构和工作原理
应用较多为 三元件液力 变矩器， 变矩器，并 带有闭锁离 合器和单向 联轴器。 联轴器。
普通式液力变矩器
综合液力变矩器
一、液力变矩器结构和工作原理
涡轮 闭锁离合器 泵轮 导轮 单向联轴器 (单向离合器 单向离合器) 单向离合器
一、液力变矩器结构和工作原理
以带空气管道的一对风扇说明。 以带空气管道的一对风扇说明。
一、液力变矩器结构和工作原理
液流
一、液力变矩器结构和工作原理
导轮的作用
M D ( i ≤ iM )
三、稳态模型
JB 0 & 0 ω B −c c ω B 1 0 M B = + & JT ωT c −c ωT 0 −1 M T
J A= B 0
JB B= 0
0 −c c J T c −c
1 2
3 4
D
M D ( i > iM )
MD
二、原始特性
几何相似 运动相似 动力相似
相关尺寸成比例，角度相等 速度三角形相似，工况相同 液流雷诺数Re相等
二、原始特性
m和s代表两个相似的变矩器
Qs ns Ds = ⋅ Qm nm Dm H s ns = H m nm
T
取状态变量为 X = {ω B 取输入向量为 U = {M B 取输出向量为 Y = {ω B
ωT }
MT }
T
G11 ( s) G12 ( s) G ( s) = C ( sI − A) B = G21 ( s) G22 ( s )
−1
ωT }