（图纸+论文）拉线操纵式离合器电子线控系统设计（全套完整）

本章对线控离合进行了控制设计，以便在些线性区域加以运用。

在对线控离合器控制策略的研究中，更多的是运用现代控制理论。

现代控制理论是在状态空间中，利用状态方程和输出方程来描述动态系统的运动规律。

现代控制理论既适用于单输入单输出线性定常集中参数控制系统，又适用于多输入多输出非线性时变分布参数控制系统，应用范围很广。

目前较成熟的现代控制理论有自适应控制鲁棒控制变结构控制和智能控制等。

自适应控制。

自适应控制系统是个具有定适应能力的系统，它能够认识环境的变化并自动校正控制动作，使系统达到或接近最优的效果。

自适应控制在线控离合器控制中已有些研究，包括比例微分和前馈的自适应控制，是基于对线控离合器系统辨识得到的参数模型进行自适应控制。

鲁棒控制。

近年来，鲁棒控制理论及其实际应用得到了迅速发展，已在空间技术冶金化工机械加工等控制领域的许多方面得到了越来越广泛的应用，收到了日益显著的效果年，等将鲁棒控制引入节气门控制系统中，并用实验证明了鲁棒控制可以提高系统对输入信号的跟踪精度和对外部扰动的抑制能力。

目前，人们正致力于将鲁棒控制应用于线控离合器上。

变结构控制。

变结构控制的基本原理是当对象状态穿越状态空间中的个事先规定的切换曲面时，控制器中的逻辑单元便使控制器结构发生变化，迫使系统状态沿切换曲面作渐近稳定的运动，达到参数变化和扰动不影响系统特性的目的年，美国俄亥俄州立大学的潘遥东等，从电机电流入手，对节气门进行变结构控制研究，结果表明变结构控制实现简单鲁棒性强。

经过精心研究把变结构控制应用在线控离合器上应该在不久的将来会实现。

人工智能控制。

离合器在电机驱动力弹簧回复力及摩擦力粘性摩擦力和库仑摩擦力作用下转动其中减速齿轮传动系对系统的影响不大。

离合器在工作过程中，受到弹簧回位转矩阻尼力矩粘性摩擦力矩电机驱动力矩等不平衡力矩的作用，存在不确定非线性因素的影响。

工作过程分析线控离合器控制系统般采用转速和转速控制，即根据离合器需要的分离速度转矩需求，得到离合器切开速度和分离力的要求，再由计算出所需的电机转速要求。

实际计算过程中，需要建立离合器分离时间与电机转速和转矩的曲线图。

齿轮传动及齿隙影响图.齿轮传动机构.齿轮传动如图.所示，由于电机转速相对较高，所以本设计需要有套减速增扭机构，所以用到齿轮传动。

电机转矩传动采用闭式齿轮传动，齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑和较好的啮合精度。

它的的主要优点有体积小，传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。

所用的齿轮为塑料齿轮，具有重量轻，摩擦小等特点。

.间隙对传动系统的影响由于齿轮间隙的影响将会对调速系统带来不稳定性，或者这种影响相当于种滞后扰动，这在机械方面是无法克服的。

由于这种扰动的影响将会使调速系统的电气性能受到影响，所以需要加强抗扰措施，使这种影响减少到最小，以达到允许的范围之内。

电机通过减速齿轮传动驱动离合器拉杆时，齿间间隙冲击对传动的影响非常复杂。

般地认为，由于齿轮间隙的影响会给系统带来滞后效应。

齿隙非线性广泛存在于各种机电伺服系统中，会造成系统极限环振荡低速不平稳和换向误差跳变，具有非线性非解析描述和不可微的特性，难以建模与控制。

.控制策略分析迄今为止还没有种控制策略是对所有的被控对象都适用。

对于特定的控制系统，选择良好的控制算法，使被控系统的特性达到最佳，这是每个研究控制的人员的主要问题。

线控离合器控制是个复杂的快速变化过程，离合器受到非线性力矩及不稳定因素的影响，要想实现对离合器预期位置的精确控制，是要了解系统的动态特性，二是要运用恰当的控制理论和方法。

单输入单输出定此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘压紧在飞轮上，这样发动机的扭矩又传入变速器。

轴承飞轮从动盘压盘离合器盖螺栓离合器盖膜片弹簧分离轴承轴图.离合器总成线控离合器不但具有机械离合器所有的功能，还有许多机械离合器没有的优点，例如线控离合器取消了村机械的连接，没有的摩擦也就没有了机械磨损和摩擦噪音，这对手动挡中级，高级轿车隔音降噪非常重要，还有就是取消了机械连接，可以节省踏板力，大大减轻长途驾驶时驾驶员疲劳。

下面介绍线控离合器的结构和工作原理。

线控离合器结构原理线控离合器改传统机械式拉线或拉杆的结构，是用个直流电机驱动离合器的分离与接合，取消了拉线，直流电机用单片机来控制，用踏板位置传感器来作为输入给单片机输入信号，经过信号转换，处理之后输出，在经过控制占空比，来实现电机转速的控制，在经过桥来控制电机的正反转，从而实现离合器的分离与接合，再通过离合器位置传感器来作为反馈，给单片机个反馈信号。

从而达到整个电路的闭环控制。

驾驶员踩下离合器踏板位置传感器引起电压信号变化执行器电机正向旋转离合器分离抬起离合器踏板位置传感器引起电压信号变化执行器电机反向旋转离合器再次接合执行流程如图.所示，图.执行流程图系统工作原理图如图.所示，图.系统工作原理图离合器踏板需用个轻质软弹簧使其归位，同时使踏板具有定的阻尼效果，考虑到油离配合，要求离合器的行程和使用机械装置时相同，并且离合器的分离和接合的速度也要与使用机械式装置时相同，还有要考虑失效保护，当电控系统失效时，需要机械系统重新正常工作，保证驾驶员和乘员的安全，失效保护可以参照电子节气门的形式，例如用两个离合器位置传感器。

.线控离合器的优点和存在的主要问题线控离合器的优点省力，人们可以不用直接操作机械力，减轻驾驶员疲劳。

比质量轻，性能高响应快。

线控系统取消了许多机械连接装置液压装置和气压装置，简化了结构和生产工艺，便于实现汽车轻量化。

维护用品可大大减小，减少维护费用。

取消机械和液压连接可减少车身质量并简化维护工作，可能磨损的部件更少了使得汽车自动驾驶成为可能，整个汽车就是个完整的电路整体。

安装测试简单快捷，更稳固的电子接口模块结构，隔板间无机械连接，简单布置就能增加电子控制功能。

实现智能化控制功能线控离合器控制系统作为发动机控制的个功能模块，可拉线，操纵，离合器，电子线，系统，设计，毕业设计，全套，图纸选题的目的和意义.线控技术现状分析.线控技术发展前景.研究内容和需解决的主要问题第章线控离合器系统.线控离合器控制系统.线控离合器控制系统结构机械式离合器结构原理线控离合器结构原理.线控离合器系统存在主要问题线控离合器的优点系统存在的主要问题.本章小结第章线控离合器数学模型和控制策略.系统建模线控离合器机构工作过程分析齿轮传动及齿隙影响.控制策略分析.本章小结第章控制系统硬件设计.控制系统结构.控制系统电路设计单片机的选择飞思卡尔单片机的简介及优点信号处理电路设计.驱动电路设计桥驱动电路模块及工作原理使能控制和方向逻辑.直流电机控制原理直流电机控制原理直流电机的可逆控制电路控制原理.本章小结第章控制系统软件设计.软件系统总体分析.控制功能软件设计功能子程序设计控制功能程序编写.本章小结结论参考文献致谢第章绪论.选题的目的和意义目的随着汽车电子技术自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用，汽车线控技术也逐步得到青睐和深入研究是汽车未来的发展趋势。

汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，通过电缆直接传输到执行机构的种系统。

目前包括线控换档系统线控制动系统线控悬架系统线控增压系统线控油门系统及线控转向系统。

其中线控转向系统在高级轿车跑车及概念车上有广泛的应用，它为自动驾驶提供了良好的平台。

汽车离合器操纵形式有液压和拉线式两种。

其中拉线式布置方便，摩擦损失大机械式受车架车身变形影响大两种机械式操纵机构的比较杆系传动优点结构简单成本低寿命长可靠性高缺点关节点多，摩擦损失大，不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响。

拉线传动优点结构简单成本低克服了杆系传动的不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响缺点可采用吊挂式的踏板缺点绳索的寿命短，拉伸刚度小拉伸变形导致增加踏板行程。

本设计针对拉线操纵式离合器设计线控操纵系统，可与原系统的功能进行切换工作。

意义由于操纵控制通过驾驶员的手完成，不需要转向盘转向柱和脚踏板，这样就减少了正面碰撞时的潜在危险性，改善了汽车的安全性和舒适性，并为汽车设计提供了更大的设计空间，便于实现个性化设计。

由于驾驶特性如制动转向加速等过程都是程序设定的，设计师可设计不同的程序供用户选择。

同时汽车比质量变轻，性能高响应快。

线控系统取消了许多机械连接装置液压装置和气压装置，简化了结构和生产工艺并简化维护工作，可能磨损的部件更少了，维护用品也可大大减小，减少维护费用。

若使用线控制动无需制动液，使汽车更为环保，减少维护。

汽车的车内娱乐装置也集成到网络之中，使得汽车导航和自动驾驶成为可能，整个汽车就是个完整的电路整体。

安装测试简单快捷，更稳固的电子接口模块结构，隔板间无机械连接，简单布置就能增加电子控制功能。

线控技术将会给汽车产业的发展带来了划时代的飞跃。

当然，目前线控技术还有很多的不足，如电子设备还相当的不可靠电磁干扰器件失效软件程序的设计网络攻击等等。

旦电路失效而没有机械冗余就会导致灾难性的后果转向失灵油门难以控制和不能制动!所以线控技术研究的重点应该是系统的可靠性和安全性。

.线控技术现状分析目前，线控技术已经被广泛用于航空业，用线控制系统来取代传统的液压和机械系统已经成为技术发展的趋势，采用线控技术的制动系统转向系统传动系统有望在未来汽车上率先获得应用，不久的将来线控离合器也将会出现在汽车上。

国外等公司已运用线控技术开发了概念车。

汽车的各种操纵系统正向电子化自动化方向发展，在未来十年内，传统的汽车机械操纵系统将变成通过高速容错通信总线与高性能相连的电气系统。

如汽车将采用电气马达和电控信号来实现线控驾驶如线控制动线控转向线控油门线控悬架，线控离合器等正在加紧研究开发。

当线控这目标实现时，汽车将是种完全的高新技术产品，发动机变速器传动轴驱动桥转向机全都不见了，线控系统将完全取代现有系统中的液压和机械控制，汽车可以说是台装在轮子上的计算机。

.线控技术发展前景在国内，除了同济大学研究完成的线控转向系统外，由北京理工大学完成的“种电动车辆动力系统关键技术产品及其应用”获得了年度国家技术发明奖。

其中的项技术就是利用线控同步换档和行星传动技术，取消了主离合器，简化了换档机构，研制了种结构简单性能匹配优良的线控行星变速器。

国内的些高校也正在进行线控技术的研究。

线控技术研究的难点在于高性能控制器的研制，要求在整个系统中有精确高速的通讯协议网络，使控制中心和执行器之间能完全协调匹配工作而且需要高效的容错技术，使得系统出现故障时能够保障定的安全，即系统有好的可靠性。

目前线控技术在汽车中的应用还不成熟。

但随着汽车各系统的电子化集成化的发展需要，线控技术发展迅速，作为种汽车高新电子技术，线控技术必将得到广泛的应用。

但电子化不可能完全取代机械化，机械系统的损坏通常都是有过程的，而线控制系统的失效是瞬间的。

如果线控制系统失效那刻汽车的速度行驶过高，造成的后果就可能非常严重。

电子控制要完全取代机械操作还需要时间。

.研究内容和解决的主要问题本设计需对离合器的分离过程和分离力进行研究计算，对分离和接合的过程进行分析，建立相应的力学模型，从而确定脉冲输出的频率和电机输出的转矩。

还有需要有正确的程序，来控制电机的转动。

还需设计传动机构传动比齿轮支架和传感器支架等。

同时，需保证此机构动作的响应性要足够快，而且动作不能有缓冲，最后就是把各机械部件可靠连接保证工作的可靠性，最重要的是需要写出正确的程序来驱动整个装置，并可以实际应用。