含间隙电驱动行星变速系统瞬态工况纵向振动抑制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Owing to the high response speed of driving motor, the change of load of powertrain system leads to longitudinal vibration of electric vehicle. The anti-jerk control becomes a hot research topic due to fast response and flexible control of driving motor. It’s similar to conventional diesel vehicles that the effects of the powertrain backlash and the flexibility on the longitudinal vibration performances, which influence the ride comfort directly. The dynamic model of powertrain system with the gear backlash and the flexibility has built based on the piecewise affine characteristics of the backlash nonlinearity. The influence of the coupling action between the gear backlash and the flexibility for torque dynamic control of powertrain system has been developed. The influence mechanism of nonlinearities mentioned above affecting on torque response of powertrain system is identified. The simultaneous state observer has been established to estimate the torque of output shaft and the position of gear backlash. The active compensating objective function is explicated based on the observer under Tip-in and Tip-out conditions, and the model predictive control is used to following the objective function for improving the ride comfort. Considering the hybrid system characteristics for gear shifting with gear backlash, the hybrid predictive control has been applied on gear shifting for anti-jerk control. The equivalent explicit expression of the system with model predictive control law is completed based on multi parametric programming technology for hardware implementation. Moreover, the control law was implemented in a rapid control prototype, which builds the experimental and theoretical basis for anti-jerk control in transient condition of electric powertrain system.
电动汽车的驱动电机具有灵敏的响应特性,转矩突变对电驱动变速系统冲击较大,如何通过控制电机转矩抑制传动系统纵向振动的问题引起广泛关注。与传统内燃机车辆类似,传动轴的弹性变形及齿轮啮合间隙等因素影响了电动汽车的动态性能,导致车辆驾驶舒适性明显下降。本项目基于齿轮间隙呈现的分段仿射非线性特征,建立耦合轴系柔性及齿轮间隙的电驱动变速非线性系统动力学模型。阐明轴系弹性变形与齿隙非线性环节耦合作用对电驱动变速系统扭矩控制的动态影响规律。针对非线性环节确定急加速急减速条件下的主动补偿控制目标,利用混杂系统理论对传动轴扭矩与齿隙位置进行状态估计,根据混杂状态观测信息采用模型预测算法进行主动补偿控制。明晰含间隙换挡过程混杂动态特征,完成考虑齿轮间隙的换挡过程混杂模型预测控制器设计。利用多参数规划实现系统模型预测控制律的显式表达并进行硬件实现,为电驱动变速系统瞬态工况纵向振动抑制提供试验和理论基础。

结项摘要

电动汽车的驱动电机具有灵敏的响应特性,转矩突变对电驱动变速系统冲击较大,如何通过控制电机转矩抑制传动系统纵向振动的问题引起广泛关注。传动轴的弹性变形及齿轮啮合间隙等因素影响了电动汽车的动态性能,导致车辆驾驶舒适性明显下降。本项目基于电驱动系统非线性特征,对变速器工作状态进行受力分析,结合拉格朗日动力学方程和虚功原理建立耦合轴系柔性及齿轮间隙的电驱动变速非线性系统动力学模型。设计状态观测器对换挡过程的变速器及传动轴的状态参数进行在线估计,基于状态估计信息设计H∞鲁棒控制器,对换挡过程中的电机转速进行跟踪控制仿真,对比验证该控制器在不存在/存在外界干扰情况下的控制效果。基于Radau伪谱法对该问题进行转化与求解,利用插值多项式对换挡过程中系统的状态变量和控制变量进行逼近,将换挡过程的最优控制问题转换为非线性规划问题,完成考虑齿轮间隙的换挡过程换挡执行机构最优控制器设计。搭建电驱动变速系统换挡试验台架,利用多参数规划实现系统最优控制律进行硬件实现,换挡品质得到有效的改善,为电驱动变速系统瞬态工况纵向振动抑制提供试验和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
两挡变速器换挡过程最优控制的伪谱法求解
  • DOI:
    10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.03.009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘晓坤;赵鑫鑫
  • 通讯作者:
    赵鑫鑫
Clutch Disengagement Control of a Dual-Speed Transmission for Electric Vans
电动货车双速变速器的离合器分离控制
  • DOI:
    10.4271/02-14-02-0013
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    SAE INTERNATIONAL JOURNAL OF COMMERCIAL VEHICLES
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Tan Senqi;Yang Jue;Zhao Xinxin;Khajepour Amir
  • 通讯作者:
    Khajepour Amir
Optimal Clutch Pressure Control in Shifting Process of Automatic Transmission for Heavy-Duty Mining Trucks
重型矿用卡车自动变速箱换挡过程中离合器压力优化控制
  • DOI:
    10.1155/2020/8618759
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Heng;Zhao Xinxin;Sun Jianning
  • 通讯作者:
    Sun Jianning
Optimizing Automatic Transmission Double-Transition Shift Process Based on Multi-Objective Genetic Algorithm
基于多目标遗传算法优化自动变速箱双过渡换挡过程
  • DOI:
    10.3390/app10217794
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang, Heng;Zhao, Xinxin;Zhang, Wenming
  • 通讯作者:
    Zhang, Wenming
Power Distribution Strategy Development and Optimization of an Integrated Dual-Motor Transmission for Electric Dump Truck
电动自卸车集成双电机变速箱动力分配策略制定与优化
  • DOI:
    10.1109/tte.2021.3056548
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Transportation Electrification
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Tan Senqi;Yang Jue;Zhao Xinxin;Yang Weiwei;Yu Wenhao;Khajepour Amir
  • 通讯作者:
    Khajepour Amir

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其他文献

考虑界面摩擦和剪切面积变化的直剪试验剪应力修正方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马全国;郎梦婷;赵鑫鑫;周葆春
  • 通讯作者:
    周葆春
模拟设计思维过程的产品意象形态设计研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    图学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈彦蒿
环境减灾二号A/B卫星大气校正仪数据处理方法及初步在轨评估
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-8748.2022.03.014
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘振海;丛强;黄红莲;雷雪枫;谢艳清;王宇轩;陶菲;赵鑫鑫;宋茂新;邹鹏;侯伟真;林军;李正强;洪津
  • 通讯作者:
    洪津
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杜雅楠
水平井内固井一界面泥膜分布规律及其特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾军;李士超;田亚芳;李刚;赵鑫鑫;李林蔚;唐雨
  • 通讯作者:
    唐雨

其他文献

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多模混动工程车辆模式切换扭振机理与多时间尺度抑制方法研究
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    2022
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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