控制式差动无级变速器调速控制方案的研究.docx

控制式差动无级变速器调速控制方案的研究
控制式差动无级变速器调速控制方案的研究
摘要：差动无级变速器（ContinuouslyVariableTransmission,CVT）作为一种新型的传动系统，具有传动比连续可变、高效节能、平顺性好等优点，被广泛应用于汽车、摩托车等领域。为了实现CVT的精确调速控制，本文提出了一种基于控制系统设计的差动无级变速器调速控制方案。通过对CVT工作原理和调速过程的分析，设计了PID控制器和模糊控制器，并通过MATLAB/Simulink仿真来验证方案的有效性。实验结果表明，基于控制系统设计的差动无级变速器调速控制方案具有较好的调速精度和稳定性。
关键词：差动无级变速器、调速控制、PID控制器、模糊控制器、MATLAB/Simulink
1.引言
差动无级变速器是一种通过调整传动比实现无级变速的传动系统，相比传统的机械变速器具有传动效率高、平顺性好、动态响应快等优点。在汽车、摩托车等领域有着广泛的应用。然而，差动无级变速器的调速控制一直是研究的热点问题。本文旨在提出一种基于控制系统设计的差动无级变速器调速控制方案，以提高CVT的调速精度和稳定性。
2.差动无级变速器的工作原理
差动无级变速器采用两组钢带和两个滑轮的结构，通过调整两个滑轮的半径来改变传动比。具体工作原理如下：当两个钢带位于滑轮最小半径位置时，输入轴和输出轴之间的传动比最小；当两个钢带位于滑轮最大半径位置时，输入轴和输出轴之间的传动比最大。通过连续调整滑轮半径，可以实现传动比的连续可变。
3.CVT的调速控制
CVT的调速控制主要包括传动比控制和动力分配控制两个方面。传动比控制主要通过调整滑轮半径来实现，可以使用PID控制器或者模糊控制器来实现精确的传动比调整。动力分配控制主要通过调整输入功率和输出负载之间的分配比例来实现，可以使用基于模型的控制方法来实现。
4.PID控制器设计
PID控制器是一种经典的控制器设计方法，具有简单、稳定和易实现的优点。PID控制器可以通过调整比例系数、积分系数和微分系数来实现控制系统的稳定性和响应速度。本文采用Ziegler-Nichols的方法来进行PID控制器参数整定。
5.模糊控制器设计
模糊控制器是一种基于模糊逻辑推理的控制器设计方法，适用于非线性和模糊的系统。模糊控制器可以通过定义模糊规则和模糊集合来实现控制系统的精确调节。本文采用Mamdani模糊控制器来实现CVT的调速控制。
6.仿真与实验结果分析
本文使用MATLAB/Simulink软件搭建了差动无级变速器调速控制的仿真模型。通过对PID控制器和模糊控制器进行参数整定，并设置了不同的调速要求，得到了对应的仿真结果。同时，在实际的CVT系统中进行了实验，对比了实际控制效果与仿真结果，验证了方案的有效性。
7.结论
本文提出了一种基于控制系统设计的差动无级变速器调速控制方案。通过对CVT的工作原理和调速控制的研究，设计了PID控制器和模糊控制器，并通过仿真和实验验证了方案的有效性。结果表明，该方案具有较好的调速精度和稳定性，能够满足不同的调速要求，为CVT的实际应用提供了一种可行的控制方案。
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