流体动力matlab仿真,IND4动力总成丨基于MATLAB simulink的液力变矩器仿真建模

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汽车的自动变速器不仅仅是变速箱，而是发展成为复杂的机械/电气/液压综合系统。汽车设计师为了实现现代自动变速器的最佳设计和控制，必须有足够的动态分析和控制系统设计。而最常用的工具便是Simulink，Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态建模仿真和综合分析的集成环境，用户只需要通过简单的鼠标操作就可以构造出复杂的系统。本文主要介绍关于自动变速器组件液力变矩器的建模仿真过程，并希望以此为例对相关的读者和工程师有所帮助。

一、液力变矩器(TC)

液力变矩器是一种流体动力传递装置，它用作车辆传动和扭矩倍增。变矩器的主要部件包括泵轮，涡轮，定子和变矩器离合器。

图1液力变矩器机械结构

其工作原理如下：泵轮与发动机一起旋转，将液体驱动到涡轮机的叶片上，以将动力从发动机传递到变速器，涡轮机与变速器的输入齿轮相连。当涡轮低转速时，来自涡轮的液体由定子叶片转向发动机转动方向的泵轮，这在定子上产生反作用力矩。因为发动机扭矩涡轮扭矩和定子扭矩的总和为零，所以得到的涡轮扭矩大于发动机扭矩。

图2液力变矩器工作原理

二、建模仿真分析

在液力变矩器系统中, 车辆惯量Iv结合涡轮惯量It由变矩器涡轮扭矩Tt和变矩器离合器扭矩Ttcc驱动。泵惯量Ip结合发动机惯量Ie由发动机扭矩Te驱动。

图3液力变矩器控制系统原理图

根据控制系统原理图可以知道发动机和泵的运动方程如下：

We是发动机角速度，Ip是变矩器泵惯性，Dp是阻尼系数，Ttcc是变矩器离合器的转矩，Tp是变矩器泵的转矩，Te是发动机转矩，发动机扭矩被看作为发动机角速度和发动机节气门开度的函数通过软件查表获得。泵转矩Tp可从输入系数Ki和发动机角速度计算，输入系数Ki可从变矩器速比函数获得。变矩器离合器扭矩Ttcc可通过双曲正切函数获得，Ftcc是施加力，Ktcc是离合器增益，a是常数。

另外涡轮和车辆惯性的运动方程如下：

这里，Wt是涡轮的角速度，It是涡轮惯量，Iv是车辆惯性，Dt是阻尼系数，Tt是变矩器涡轮扭矩，扭矩比t可以通过测试数据依据函数关系查表获得。

根据以上两个运动方程可以构建系统的Simulink模型如下图：

图4液力变矩器控制系统simulink仿真模型

此系统的封装子系统模型如下所示：

图5子系统1

图6子系统2

图7子系统3

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