混合动力客车传动系统扭振分析及控制

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1、混合动力客车传动系统扭振分析及控制(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：机械工程研究生：闫明刚指导教师：侯之超教授二〇一五年五月TorsionalVibrationAnalysisandControlfortheDriveLineofaHybridElectricBusThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringMMasterofbyS

2、cienceMasterYanMinggangofScienMasterofScienceThesisSupervisor:ProfessorHouZhichaoMay,2015摘要摘要伴随着汽车科技的突飞猛进，人们对汽车的舒适性、安全性提出更高的要求，而汽车传动系统的扭振对汽车的舒适性、安全性有着很大的影响。能源危机的加剧以及日益严格的排放法规，使得混合动力汽车受到人们的亲睐。然而，与传统内燃机汽车相比，混合动力汽车传动系统结构及控制策略有较大变化，这些变化使得系统扭振具有新的特点。因此，系统地研究混合动力汽车传动系统扭振问题具有重要理论意义和工程应用

3、价值。首先以某同轴混联型混合动力客车传动系统为研究对象，利用AMESim建立了包括扭振力学模型、控制模型、能源管理模型在内的传动系统扭振仿真模型。根据车辆循环工况，利用能源管理模型决定离合器等的工作状态、进行发动机和电机的扭矩分配；利用发动机、电机等部件的控制模型，控制对应部件的工作状态和转速、扭矩，以响应能源管理模型的需求；利用扭振力学模型，以根据发动机、电机等部件的输出扭矩计算系统的扭振响应。利用系统仿真模型，计算系统固有特性，分析了各工况下传动系统发生共振的可能性；计算并分析了自定义循环工况下传动系统的扭振响应；进而开展参数灵敏度分析，探索了典型结

4、构和工况参数对传动系统扭振的影响，为相关参数的改进指明了方向。利用台架试验，以三个典型工况为例，从时域、频域验证了基于仿真模型对共振频率、响应大小以及灵敏度等的计算结果。根据灵敏度分析，提出了一种基于响应的多减振器刚度参数优化设计方法，可针对特定工况和特定部件实现被动减振。利用该方法及AMESim中的遗传算法模块对减振器、离合器刚度参数进行了协同优化设计。设计结果表明，优化方案能够改善减振器在目标工况下的扭振响应。“发动机-ISG”系统扭振剧烈，且非线性特征明显。为此，构建了“发动机-ISG”系统的非线性扭振状态方程，构造了发动机起动、怠速工况的扭振最优

5、控制问题，利用高斯伪谱法求解ISG输出扭矩的最优解，以改善“发动机-ISG”系统的扭振响应，实现主动减振；探索了不同参数下该扭振系统的最优解的变化，探索主动减振方案的潜力和极限。关键词：混合动力汽车；传动系统；扭转振动；振动控制IAbstractAbstractAlongwiththerapiddevelopmentofautomobileindustry,customers’requirementsonvehicleridecomfortandsafetyaregettinghigherandhigher.Amongthosefactors,torsi

6、onalvibrationofthedrivelineofavehiclehasquiteastrongimpactontheseperformance.Hybridelectricvehicles(HEV)aregainingmomentumformoreapplicationduetoenergyshortageandgraduallyrigorousemissionregulations.ComparedtotraditionalICE-drivingvehicles,HEVsaredifferentinthedrivelineconfigurat

7、ionandthecontrolstrategy.Owingtothedifferences,torsionalvibrationoccurstothedrivelineofaHEVwithnewcharacteristics.ItisthusofimportantvaluebothintheoryandforengineeringapplicationtosystematicallyinvestigatethetorsionalvibrationproblemsofHEVs.Takingthedrivelineofacoaxialseries-para

8、llelhybridelectriccitybusastheresearchob