提出一种针对电动汽车中集成电磁直线驱动装置的电磁直驱变速器DAMT(Direct-Driving Automated Mechanical Transmission),利用仿真与实验分析其换挡性能。该变速器联合了直驱技术与机械变速器的优势,利用电磁直线驱动装置直接驱动两挡一体式接合套完成换挡。以换挡力与换挡力衰减率为目标,通过退火粒子群-有限元算法对换挡执行机构参数优化;研究电磁直驱变速器换挡机理对换挡过程分阶段建模仿真;搭建DAMT样机与试验台,进行了典型工况换挡实验。实验结果表明,电磁直驱变速器在转速差220 r/min、被同步端转动惯量0.04 kgm^2工况下换挡时间为148 ms,同步时间为109 ms。实验结果验证了建模的准确性和电磁直驱变速器的可行性。

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明:在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。

为提升新能源特种车辆动力分配装置的响应速度和控制精度,提出一种新型的应用于新能源特种车辆的直动阀控动力分配装置。该装置由高功率密度的电-机械转换器直接驱动电磁阀阀芯,通过液压控制离合器的结合与分离实现动力分配。相较于传统的车用液压控制系统,省去了先导阀建压时间;由于减少了一级液压放大,从机构设计上减少了系统的非线性度,提升了新能源特种车辆动力分配装置的响应速度与控制精度。结果表明:该装置离合器的压力达到2 MPa的时间约为69 ms。

针对永磁同步电机滑模控制系统符号函数容易出现抖振问题,提出一种基于新型饱和函数的变指数趋近律结合非奇异快速终端滑模控制方法,并利用李雅普诺夫不等式证明其稳定性。考虑到外界负载转矩对系统性能的影响,建立非奇异终端滑模扰动观测器,将转矩的观测值转换成转矩电流前馈补偿至电流环输入端,避免了较大的滑模增益,克服外界突然加扰动时系统的抖振问题。仿真和实验结果表明:改进的新型滑模控制器结合扰动观测器可有效减小系统抖振,提高控制系统的动态响应能力和抗干扰能力。

针对一种基于主动单向阀与电磁直线执行器的主动配流式电磁直驱静液作动器能耗机制不明确的问题,建立液压系统的机械-液压耦合模型,将其能量损耗分为以液压缸与柱塞泵组成的能量转换损耗以及液压回路损耗,定量分析液压系统的能耗组成与分布规律。结果表明:负载变化对能量转换损耗的影响较大,且损耗占比始终大于27%;频率的改变增加系统中液压回路的能耗,且其损耗占比始终大于59%;整个工作过程中,系统的有用功比重会随着负载的增加不断提高,随着频率的增加不断降低。

针对一种新型直驱电磁泵应用单向阀配流时遇到的流量瓶颈问题,研究单向阀对直驱电磁泵整体流量特性的影响规律,并对单向阀关键参数进行优化设计。利用计算机仿真技术,建立电磁泵系统流场瞬态仿真模型。在FLUENT软件中采用了SST k-ω湍流模型,UDF(用户自定义函数)和动网格技术,分析研究了泵的速度场分布情况以及单向阀的运动规律,并利用正交实验设计的方法研究单向阀行程、质量参数对泵流量特性的影响。通过仿真与试验分析研究表明,通过匹配单向阀参数能够有效提升电磁泵的流量特性,单向阀采用最佳匹配方案时电磁泵的净输出流量与初始设计相比提高了33.1%。通过上述研究,为直驱电磁泵的优化设计提供参考。

为了提高电磁阀的控制性能,提出一种基于STC单片机的电磁阀组控制方案。采用集成的H桥电路与PWM调速原理设计了电磁阀组的驱动电路,结合一种线性电流传感器完成电流采集,实现电流控制及工作状态的监控。通过以太网与上位机进行通信,完成了采集数据及控制命令的高速传输。测试结果表明电磁阀组工作稳定,激励脉冲型电流控制的重复度高,可见此控制器工作稳定可靠、控制精度高。

为满足车用永磁同步电机(PMSM)在快速响应的同时,在负载扰动以及参数变化下具有较强的鲁棒性,提出一种基于逆系统的PMSM滑模矢量控制。对强耦合、非线性的PMSM系统进行可逆性分析,基于逆系统将PMSM解耦成一阶线性转矩子系统和一阶线性定子转矩电流系统,以提高系统响应速度。利用线性连续函数代替传统滑模控制中的符号函数设计滑模控制器,以减小系统抖振、提高系统的鲁棒性与抗扰动能力。分析控制系统的稳定性与控制性能。结果表明:所提出的控制算法与传统PI控制相比响应迅速,在系统参数与负载变化时的鲁棒性显著提高。

由于高效节能环保、集成化程度高、控制灵活等优点,泵控伺服系统在仿生机器人、汽车、航空航天等领域得到越来越多的应用。复杂工况条件下模型参数不确定性、非线性特性和外部扰动等对泵控伺服系统提出了更高的要求。阐述泵控伺服系统组成、工作原理、按不同控制变量分类的控制方式的特点;并分别从精确的建模技术和有效的控制技术两个方面,分析了目前泵控伺服系统控制领域的现状,同时对比了各种控制方法的优缺点;最后总结了泵控伺服系统

为减小电静液伺服系统的流量脉动,提出一种基于主动单向阀与电磁直线执行器的主动配流式电磁直驱静液作动器。建立电磁直线驱动单元和主动单向阀的动力学模型,研究该系统流量脉动和流量大小的特点,分析主动单向阀阀芯结构参数和运动参数对作动系统动态特性的影响。结果表明:减小阀座直径、降低阀芯行程会减小液压缸的最大输入流量;柱塞开始单向行程及到达死点位置的时刻与阀芯运动启闭同步时,系统内不会出现回流并显著减小了流量脉冲现象