随着现代机械的发展,各种作业工况对液压机械设备的变速需求越来越高。本文对一种基于控制与交互系统的新型液压机械无级变速箱进行了分析,主要对其调速原理和负载自适应控制原理进行了分析,从变速箱速比的点位控制方法、发动机功率控制条件等角度提出了一种负载自适应调整速比的方法,并基于得出的模糊控制表算法分析了在不同区间的性能。实验表明,实行点位开环控制时,系统速比调节过程相对稳定;采用负载自适应反馈控制时,设备变速箱速比完全受负载变化影响。基于此,设计的控制系统可以对液压机械无级变速箱进行良好的控制。

液压无级变速器作为重型装载机械传动系统的核心部件,对提高装载机械的工作效率和性能具有关键作用。然而,由于工况的复杂性,单纯的液压无级变速器已然无法满足工作需求。因此,文章首先对机械液压无级变速器进行了分析,阐述了其速比测算方式。在此基础上,通过构建阻力估算模型提出了一种分工况速比自适应控制策略。实验结果表明,阻力估算模型的误差平均值为4.5%,MAE最低为3.17、MAPE最低为12.93%、RMSE最低为1.02。相较于传统策略,分工况策略能够加快机械液压无级变速器的运行速度、缩短装载机械的作业时间并节省燃油。其速比控制误差最低为3.3%,响应时间最短为5.7 s。

为了提高无级变速汽车液力变矩器工作的燃料经济性，确定了液力变矩器锁止、解锁的合理条件。为了提高液力变矩器解锁时的工作效率，利用无级变速器速比调节功能，设计了PID控制器，使得发动机-液力变矩器始终工作在最佳经济区域。为了减少液力变矩器锁止时的冲击，以允许冲击度范围内滑磨功最小与发动机稳定运转2个原则，提出了锁止离合器接合的控制策略，设计了以冲击度和发动机转速差为输入量的模糊控制器。两种不同锁止情况试验结果表明急加速（1.92 s）比缓加速（1.38 s）延长了接合时间，因此，利用控制策略能够保证锁止离合器接合平稳和发动机的稳定运转。

针对常规CVT速比电液控制系统存在的控制精度低与积分饱和等问题,设计了一种改进CVT速比电液控制系统。分析了改进控制系统的控制原理;基于导磁材料饱和特性及漏磁通考虑,提出高速开关阀新型数学建模方法;采用变速积分算法对传统速比控制器进行改进;对改进控制系统与常规控制系统的阶跃速比进行跟踪对比仿真试验。试验结果表明,改进的控制系统减少了CVT速比控制的超调量,缩短了滞后时间,提高了CVT速比控制系统的性能。

本文中设计了一种单行星排液压机械无级变速器,并为提高其速比跟踪控制性能,提出一种带前馈的自抗扰控制算法,以实现速比的跟踪控制。首先建立系统数学模型,通过传动系统转速关系的理论分析,得到前馈控制量,进一步采用自抗扰控制器对速比进行闭环控制。接着建立系统仿真平台和原型样车,通过仿真和试验对设计的带前馈自抗扰速比控制器进行验证。结果表明:提出的自抗扰速比控制法能有效实现速比的跟踪控制,与经典PID控制相比,具有速比偏差小、响应速度快、适应性好和抗干扰能力强的优点。

为了获得某CVT车型速比参数优化对燃油经济性直接改善的潜力,首先,获得了NEDC循环中的发动机运行工况分布特征,市区循环中绝大部分工况都处于最佳燃油经济性曲线以下。随后,根据速比控制方法评估了可以优化的区域,其中市区循环中7%的工况可以优化,市郊循环中部分工况(车速达到70 km/h和100 km/h时),由于速比限值限制无法优化调整。根据仿真结果,仅调整CVT变速器的速比参数,包括调整部分工况至最佳燃油经济性曲线上,或在全部区域内优化,或放宽CVT变速器的速比范围,最大节油潜力的直接贡献达到3. 12%。

基于力-位置控制方案开发了金属带式无级变速器的控制测试系统.在无级变速器的控制系统中,考虑到速比控制阀的饱和非线性特性和无级变速系统的复杂非线性特性,设计了基于速比反馈的速比模糊控制器.试验结果表明,所设计的液压控制系统是可行和实用的.

以金属带式无级变速器液压控制系统为研究对象，根据“力-位置”控制方式建立了液压控制系统的数学模型。在模型仿真的基础上，对金属带式无级变速器液压控制系统中的夹紧力控制阀的控制压力、速比控制阀的开关频率及其额定流量对速比控制特性的影响，和液压系统液压油泵供油特性在速比变化过程中对夹紧力的影响进行了研究。结果表明，夹紧力控制阀的控制压力和速比控制阀额定流量影响了速比响应时间，开关频率影响了速比瞬态响应品质，泵的供油量影响了速比变化过程中系统压力的稳定性。

速比跟踪控制是车辆无级变速器控制系统的核心以等差式液压机械无级变速器为对象开展速比控制理论研究提出适合于液压机械无级变速器使用的速比控制方法。分析等差式液压机械无级变速器的组成原理推导出等差式液压机械无级变速器速比关系的一般表达式获得等差式无级变速器的段位组成方式;结合研究对象具体结构研究换段时各执行元件的转速关系提出换段条件;构建速比控制系统的设计框图分析得到控制器的传递函数给出控制算法设计方法;对等差两段式液压机械无级变速器进行速比跟踪控制试验试验结果表明：通过对液压机械无级变速器实施速比控制能够实现对目标速比的跟踪;当跟踪阶跃速比时不存在稳态误差跟踪斜坡速比时存在稳态误差。

以发动机的速度特性和万有特性为基础阐述了金属带式无级变速器(CVT)速比控制的理论依据,推导了实用的PID速比控制方法,建立了CVT动力学数学模型并进行了数字仿真.分析结果表明变速器的速比变化率大小对CVT的加减速性能有着关键性作用,决定了发动机输出功率和汽车行驶阻力功率之间的动态匹配关系.PID控制方法可以实现速比的合理变化控制.