Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 7 Drivlina Reglering. Drivlina - Reglering. Drivlina - Reglering. Drivlina - Reglering

Transkript

1 Innehållsförteckning TSFS Fordonssystem Fö 7 Drivlina Reglering Lars Eriksson - Kursansvarig Fordonssystem, Institutionen för Systemteknik Linköpings universitet larer@isy.liu.se Motiverande exempel Motiverande exempel med P-regulator October, Reglera rotationshastigheter och moment Viktiga tillämpningar driveline speed control (farthållning) driveline control for gear shifting ( automatväxling med motorstyrning) driveline control for driveability in transients (drivline reglering for körbarhet i transienter) Varför är det inte enkelt? Mätningar illustrerar svårigheter torque speed speed En annan mätning Shift at RPM Shift at RPM Stegsvar t= s: motorvarvtal dämpat, hjulvarvtal svängigt Från växelläge till neutralläge 8 Modell Mätsignal (J m +J t /i t +J f /i t i f ) θ m = M m M fr:m (b t /i t +b f /i t i f ) θ m k(θ m /i t i f θ w )/i t i f c( θ m /i t i f θ w )/i t i f (J w +mr w) θ w = k(θ m /i t i f θ w )+c( θ m /i t i f θ w ) (b w +mc r r w) θ w c wa a ρ a r w θ w r w m(c r +gsin(α)) Olika sensorer y = Cx +e C m = ( ) C w = ( ) Tillstånd Prestanda variabel z z = Mx +Du x = θ m /i t i f θ w, x = θ m, x = θ w

2 Gear and θm-feedback Gear and θw-feedback P-Reglering resultat -feedback. -feedback 8 Gear 8 and θm-feedback Gear 8 and θw-feedback Rotort, P-reglering från motorvarvtal och hjulvarvtal: över växel, under växel 8. Kryss öppna systemets poler. P-reglering av hjulvarvtalet kan ge instabilt system.. speed, θm-feedback.... Stegsvar för system reglerade med P-regulator olika återkopplings signaler. Innehållsförteckning Tillståndsåterkoppling Aktiv dämpning Stationärt fel Experiment Reglera rotationshastigheter och moment Tillämpningar: -hastighetsreglering -växlingsreglering D Använd torsionsmodellen θ m k θ w l +v H r u ẋ x z F r (s) B /s M M m M fr:m c r w m(c r +gsin(α)) A C J m +J t /i t +J f /i t i f J w +mr w F y (s) Regulatorer F y återkoppling placering av poler F r framkoppling servoegenskaper y e Hur var det nu man gjorde mer anvancerad reglering än P-reglering? Med u = M m M fr:m tillståndsrepresentation ẋ = Ax +Bu +H l () x = θ m /i t i f θ w x = θ m () x = θ w l = r w m(c r +gsin(α)) /i A = k/ij (b +c/i )/J c/ij k/j c/ij (c +b )/J B = /J, H = /J, () i = i t i f J = J m +J t /i t +J f /i t i f J = J w +mr w () b b = b t /i t +b f /i t i f = b w +mc r r w

3 Tillståndåterkoppling u = l r K cˆx () K c är tillståndåterkopplingsmatrisen Kalman-filter ˆx = Aˆx +Bu +K f (y Cˆx) () Repetition av Reglerteknik Man kan placera polerna Placera polerna så att dynamiken blir väl dämpad Regulatorn sköter då detta Aktiv dämpning K f är Kalmanförstärkningsmatrisen. Ja, det fungerar Fungerar Aktiv dämpning? I så fall: Hur? Speed, 7 8 (performance output) Jämför med klassisk RQV u = u +K p (ri θ m ) (7)... Speed, Jämförelse vid ungefär samma snabbhet. Man kan trimma stationära felet. Fältförsök The real thing torque Speed, speed speed Stationära felet skiljt från noll kan vara intressant för körkänslans skull Aktiv dämpning (heldragen) Traditional RQV (streckad). Innehållsförteckning Ytterligare motoregenskaper som är viktiga i ett verkligt fall. Maximum torque iter Diesel smoke iter If the turbo pressure is low and a high engine torque is demanded, diesel smoke emissions will increase to an unacceptable level. Transfer function from fuel to engine friction The engine output torque transferred to the clutch is equal to the engine torque (the torque resulting from the explosions) subtracted by the engine internal friction. Växlingsförlopp Avslutande kommentarer

4 Reglera moment Driveline control for gear shifting Automatic Gear Shifting in Heavy Trucks Automatic transmission This approach is seldom used for the heaviest trucks, due to expensive transmissions and problems with short life time. Another drawback is the efficiency loss compared to manual transmissions. Manual transmission and automatic clutch A quite common approach, which needs an automatic clutch system. This system has to be made robust against clutch wear. Gear shifting by engine control With this approach the automatic clutch is replaced by engine control, realizing a virtual clutch. The only addition needed to a standard manual transmission is an actuator to move the gear lever. Lower cost and higher efficiency characterize this solution. Växlingsförlopp Start of gear shift Neutral gear engaged New gear engaged Control passed to the driver b t J t torque M t θ c θ t M p J t b t zero transmission torque Torque control phase Speed synchronization phase Input shaft Output shaft Simplified model of the transmission with two cogwheels with conversion ratio i t. The torque transmitted between the cogwheels is the transmission torque, z. Jämför Enkelt exempel Control Criterion Utskrivet T z +η(u u shift ) (8) Vad betyder första termen? Unconstrained Active Damping T = T Vad betyder de två termerna? z +η(u u shift ( θ w,l)) (9) (Mx +Du) +η(u µ x θ w µ l l) z = is guaranteed. u = D Mx () torque, z.. Vad betyder andra termen? (u u shift ) Gear-Shift Condition z = ur stelkroppsantagande u = u shift ()... Unconstrained active damping. Oscillationerna dämpas med orealistisk styrsignal. Hastigheten minskar.

5 torque, z Kombinationen Control the gear-shift condition. Styrsignalen får ned momentet men oscillationer i drivlinan. Måste vänta. T = T Hur väljer man η? z +η(u u shift ( θ w,l)) () (Mx +Du) +η(u µ x θ w µ l l) Verifiering - I 8 torque, z. [rad]... Drive-shaft torsion, x. -torque controller, solving the gear-shift criterion. Uppnåbar styrsignal, och aktiv dämpning av oscillationerna. Fältförsök med aktiv dämpning. Verifiering - II [rad] Drive-shaft torsion, x Start of gear-shift controller at. s. Fältförsök Exciterar dynamiken och kopplar sedan in regulatorn. Oscillationerna dämpas ut. Följetongen fortsätter Enkelt exempel Illustrerar följande viktiga idéer: likhet mellan olika utsignaler skillnad mellan olika utsignaler förenklat principstudium av poler och nollställen momentmodellering möjliga förkortningar Förstår ni nu denna figur? Gear and θm-feedback Gear and θw-feedback Gear 8 and θm-feedback Gear 8 and θw-feedback