坦克装甲车辆液黏驱动冷却风扇调速控制策略研究.pdf

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1、坦克装甲车辆液黏驱动冷却风扇调速控制箍略研究口毛飞鸿口张立群口杜明刚中国北方车辆研究所坦克传动国防科技重点实验室北京100072摘要：针对液黏驱动冷却风扇系统，提出了一种包含内环转速反馈、外环温度反馈的串级控制策略。结合工程实际，内环控制系统建立包含电液比例阀、液黏离合器的动态模型，实现液黏驱动风扇的调速：外环控制系统采用温差控制风扇目标转速，并分别采用PID和模糊PID控制算法进行仿真对比。仿真结果表明，PID与模糊PID控制均能实现风扇转速的稳定输出，但模糊PID控制方式下的系统输出超调量更小，具有一定的鲁棒性；外环温控系统简单易行，风扇转速能够很

2、好地响应系统温度变化关键词：液黏离合器风扇冷却模糊PID控制串级控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000—4998f2014)03—0053—041概述坦克装甲车辆功率大．用途特殊。需要在各种环境下和无道路场地上具有灵活运动的能力，所以车辆动力舱内的发动机、综合传动装置会产生大量的热量．容易导致发动机过热、传动油温过高等现象，因此采用适当的冷却系统使车辆各零部件处于适宜的温度范围内工作是十分必要的。目前坦克装甲车辆大多采用调节风扇转速来控制冷却强度．而风扇调速技术主要有机械调速实用的发动机水温与风扇转速函数关系式，设计出与和液力液压调

3、速。机械调速是通过齿轮传动机构换挡该项目型号液黏离合器相匹配的风扇调速电控系统，来调节风扇转速，无法实现风扇的无级调速．不能够达执行机构为通过电液比例减压阀控制液黏离合器扭矩到风扇排风量与车辆散热量的良好匹配液力液压调的输出，采用内环控制风扇转速反馈，外环控制发动机速包括液力偶合器调速、液压泵马达调速和液黏离合水温反馈的闭环串级控制方式。仿真表明，控制策略能器调速。前两者在一定程度上能够实现风扇的无级调够很好地维持风扇输出转速和系统温度的稳定，确保速，但仍然存在如液力偶合器传动效率偏低、体积大，动力舱各零部件工作在适宜的温度下。液压泵马达调速对控制精度

4、要求高和成本高⋯等一系2液黏驱动冷却风扇调速控制策略基本结构列问题。而液黏离合器体积小，能够实现无级调速，可靠性高，因此．液体黏性传动作为一种新的流体传动技与1．艾计术，在欧美等发达国家已经广泛应用。目前国内也有多2．1液黏驱动冷却风扇调速系统组成及其工作原理家科研单位开展了研究生产，如北京理工大学开发的在实际工程应用中，想要建立准确的整车热量模HC系列实用液黏离合器产品_4_。但是由于车辆动态温型难度太大，但系统的温差变化可以通过温度传感器度场计算模型难以精确建立，尤其是动力舱内空气系检测。本研究采用如图1所示的风扇转速追随系统温统阻力模型的建立较困

5、难，加上车辆的动态工况又十差变化的串级控制策略，实现液黏驱动冷却风速的调分复杂。如何对液黏驱动冷却风扇进行自适应于车辆速。液黏驱动风扇冷却系统主要由外环温度控制系统热工况的调速控制就更显得困难，因此在液黏驱动冷与内环风扇转速控制系统组成。控制系统的运行流程却风扇调速控制策略方面研究较少。如图2所示针对以上问题．本研究通过实测数据建立了简单、图2中，、分别为第次(1，2⋯)采样点发动机水温、风扇目标转速；为环境温度；为车辆直驶收稿日期：2013年12月机械制造52卷第595期2014／3：±’P△(2)式中：Q～Qa分别为发动机、传动装置散热量，其计算式

6、参考文献[9]；p为冷却空气密度；为空气的定压比热；△为冷却空气进出口温差。冷却风压主要由进风隔栅、发动机通道、速度；n为发动机转速。液黏驱动冷却风扇控制系统按出口隔栅所克服的流动阻力决定的．进、出风隔栅、发图2流程周期循环运行，外环追踪系统温差变化．内环动机通道压力损耗分别为：调节风扇的实际转速，实现在一定温度范围内的调节。该串级控制系统需要内环转速系统对风扇转速的快速、稳定响应．外环系统控制算法能够实现在温度、输入转速变化时的目标转速设定。2-2外环温度控制系统实现风扇目标转速的设定外环控制系统通过采集发动机水温、发动机转速、式中：C。、C、C分别

7、为冷却气体进口阻力系数、发动机环境温度和车辆行驶工况，实现风扇目标转速的设定．空气压力阻力系数、冷却气体出口阻力系数。其中发动机水温温差决定了风扇转速的变化趋势．发由风扇特性曲线得到系统压力升高△p与风扇转动机转速限定了风扇转速变化的范围；另外引入环境速n、体积流量的关系式为：温度和车辆行驶工况，影响风扇转速变化的程度该部Ap=f(n，V)(4)分控制策略分以下三个步骤实现。由式(2)～(4)可知，冷却风扇转速为系统温度、发转速的设定。根据军动机转速、环境温度、车辆直驶速度的函数，即陀=T，车工程实践经验．，)，通过大量试验模拟该函数曲线，由此得到风扇

8、发动机水温维持在转速变化率和第i个采样点初步风扇目标转速分别75～100C时【．叉寸提为：高风