基于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型的AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統研究

摘要：為提高AMT系統的開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)質(zhì)量，研制了一種AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統，將真實(shí)的車(chē)輛AMT相關(guān)部件用仿真模型來(lái)代替，建立了車(chē)輛傳動(dòng)系統及其部件的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行相應的程序設計，模擬真實(shí)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機轉速、車(chē)速等信息，對AMT電控單元在實(shí)車(chē)實(shí)驗之前進(jìn)行驗證，為AMT電控系統的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)方便、可靠的實(shí)驗平臺。
關(guān)鍵詞：AMT；在環(huán)仿真；車(chē)輛動(dòng)力學(xué)；仿真模型

0 引言
重型車(chē)輛具有總質(zhì)量大、使用工況復雜、擋位多等特點(diǎn)，為減輕駕駛員的操縱難度和勞動(dòng)強度，實(shí)現重型車(chē)輛的自動(dòng)變速具有重大現實(shí)意義。電控機械式自動(dòng)變速器 (AMT)因具有效率高、成本低、易于制造的優(yōu)點(diǎn)，并且操縱方便，能夠滿(mǎn)足重型汽車(chē)動(dòng)力傳遞要求，因此在重型車(chē)輛上具有廣闊的應用前景。傳統的AMT系統開(kāi)發(fā)需要在實(shí)車(chē)上進(jìn)行大量調試，造成了時(shí)間和資金的浪費。構建AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統，不僅可以模擬車(chē)輛在正常工作條件下的性能，而且可以通過(guò)修改仿真條件，獲得在實(shí)驗中難以得到的車(chē)輛在極限工況、緊急工況條件下車(chē)輛響應及評價(jià)相應控制策略的優(yōu)劣，為AMT電控單元的開(kāi)發(fā)提供方便，可顯著(zhù)地提高AMT系統的開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)質(zhì)量。
AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統主要包括AMT電控單元、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊、機械仿真執行機構、信息輸入模塊等。本文主要針對車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊進(jìn)行設計，建立車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，包括發(fā)動(dòng)機模型、離合器模型及車(chē)輛傳動(dòng)系統的縱向動(dòng)力學(xué)模型，并采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設計，利用外界輸入信息，對車(chē)輛的直線(xiàn)行駛工況進(jìn)行模擬仿真，模擬發(fā)動(dòng)機轉速、變速器中間軸轉速、車(chē)速等參數，用以驗證AMT電控單元性能的可行性與可靠性。

1 AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統結構組成及工作原理
AMT在環(huán)仿真實(shí)驗系統如圖1所示，系統主要由AMT電控單元。TCU車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊、信息輸入模塊、離合器執行機構、變速箱選換擋執行機構、傳感器系統、儀表盤(pán)及液晶顯示模塊和信息實(shí)時(shí)檢測模塊等組成。其中，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊用于模擬整車(chē)運動(dòng)學(xué)；信息輸入模塊有電子油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板、車(chē)輛載荷旋鈕、道路坡度旋鈕、駐車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)等信息；離合器執行機構采用實(shí)車(chē)的離合器執行機構，用彈簧模擬離合器壓緊力；變速箱選換擋執行機構采用實(shí)車(chē)的選換擋執行機構；傳感器采用實(shí)車(chē)的選換擋位置傳感器和離合器位移傳感器；儀表盤(pán)采用實(shí)車(chē)儀表，用于顯示車(chē)輛車(chē)速及發(fā)動(dòng)機轉速等信息；液晶顯示模塊用于顯示油門(mén)踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、車(chē)輛載荷、道路坡度、離合器行程、選換擋位置等信息。


當實(shí)驗系統點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，設置車(chē)輛載荷和道路坡度信息，通過(guò)油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板來(lái)模擬駕駛員駕駛意圖。將采集到的油門(mén)踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、車(chē)輛載荷、道路坡度、離合器位移等信息及AMT電控單元TCU發(fā)送的擋位信息通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送給所建立的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行整車(chē)運動(dòng)學(xué)模擬。將模擬得到的發(fā)動(dòng)機轉速、變速器中間軸轉速、車(chē)速等信息發(fā)送給TCU，TCU根據內置的控制規律(換選擋規律、離合器接合規律等)，控制離合器接合及變速箱選換擋，測試 AMT系統性能的可行性和可靠性。