基于車輛動(dòng)力學(xué)模型的AMT在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究

摘要：為提高AMT系統(tǒng)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(yàn)系統(tǒng)，將真實(shí)的車輛AMT相關(guān)部件用仿真模型來(lái)代替，建立了車輛傳動(dòng)系統(tǒng)及其部件的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，模擬真實(shí)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等信息，對(duì)AMT電控單元在實(shí)車實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行驗(yàn)證，為AMT電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)方便、可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
關(guān)鍵詞：AMT；在環(huán)仿真；車輛動(dòng)力學(xué)；仿真模型

0 引言
重型車輛具有總質(zhì)量大、使用工況復(fù)雜、擋位多等特點(diǎn)，為減輕駕駛員的操縱難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)重型車輛的自動(dòng)變速具有重大現(xiàn)實(shí)意義。電控機(jī)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，能夠滿足重型汽車動(dòng)力傳遞要求，因此在重型車輛上具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的AMT系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要在實(shí)車上進(jìn)行大量調(diào)試，造成了時(shí)間和資金的浪費(fèi)。構(gòu)建AMT在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅可以模擬車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(yàn)中難以得到的車輛在極限工況、緊急工況條件下車輛響應(yīng)及評(píng)價(jià)相應(yīng)控制策略的優(yōu)劣，為AMT電控單元的開(kāi)發(fā)提供方便，可顯著地提高AMT系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)質(zhì)量。
AMT在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括AMT電控單元、車輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊、機(jī)械仿真執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息輸入模塊等。本文主要針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立車輛動(dòng)力學(xué)模型，包括發(fā)動(dòng)機(jī)模型、離合器模型及車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的縱向動(dòng)力學(xué)模型，并采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，利用外界輸入信息，對(duì)車輛的直線行駛工況進(jìn)行模擬仿真，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器中間軸轉(zhuǎn)速、車速等參數(shù)，用以驗(yàn)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(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理
AMT在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)主要由AMT電控單元。TCU車輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊、信息輸入模塊、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器系統(tǒng)、儀表盤及液晶顯示模塊和信息實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊等組成。其中，車輛動(dòng)力學(xué)模擬模塊用于模擬整車運(yùn)動(dòng)學(xué)；信息輸入模塊有電子油門踏板、制動(dòng)踏板、車輛載荷旋鈕、道路坡度旋鈕、駐車制動(dòng)開(kāi)關(guān)等信息；離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用實(shí)車的離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用彈簧模擬離合器壓緊力；變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用實(shí)車的選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)；傳感器采用實(shí)車的選換擋位置傳感器和離合器位移傳感器；儀表盤采用實(shí)車儀表，用于顯示車輛車速及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息；液晶顯示模塊用于顯示油門踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、車輛載荷、道路坡度、離合器行程、選換擋位置等信息。


當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，設(shè)置車輛載荷和道路坡度信息，通過(guò)油門踏板、制動(dòng)踏板來(lái)模擬駕駛員駕駛意圖。將采集到的油門踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、車輛載荷、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總線發(fā)送給所建立的車輛動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行整車運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬。將模擬得到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器中間軸轉(zhuǎn)速、車速等信息發(fā)送給TCU，TCU根據(jù)內(nèi)置的控制規(guī)律(換選擋規(guī)律、離合器接合規(guī)律等)，控制離合器接合及變速箱選換擋，測(cè)試 AMT系統(tǒng)性能的可行性和可靠性。