[发明专利]一种非接触式车用变速器及其调速控制算法

权利要求书

1.一种非接触式车用变速器，其特征在于包括有动力源（1）、非接触式变速器（2）、车轮（4）及其控制系统,其中非接触式变速器（2）包括主动轴（11）、从动轴（10）、拨动轮（14）、拨动片（15）、直线电机（16），控制系统包括有A/D转换器、整车控制器、电机驱动模块、电机控制器，DC-DC变换器，蓄电池，非接触式变速器（2）直接连接在动力源（1）和车轮（4）之间，非接触式变速器（2）的主动轴（11）与动力源（1）连接，非接触式变速器（2）的主动轴（11）通过永磁联轴器与从动轴（10）连接，从动轴（10）上设有拨动轮（14），拨动轮（14）上装有拨动片（15），拨动轮（14）随从动轴（10）一起转动，且拨动片（15）能轴向推动拨动轮（14），使从动轴（10）轴向移动；直线电机（16）的输出轴连接拨动片（15），控制拨动片（15）能沿从动轴（10）轴向移动；车轮（4）上装设有轮速传感器（3），轮速传感器（3）的信号输出端通过A/D转换器与整车控制器的信号输入端连接，整车控制器的信号输出端与电机控制器的信号输入端连接，电机控制器的信号输出端通过电机驱动模块与直线电机（16）电连接；蓄电池为电机控制器供电，同时通过DC-DC变换器为整车控制器供电。

2.根据权利要求1所述的非接触式车用变速器，其特征在于上述非接触式变速器（2）为永磁传动变速装置。

3.根据权利要求1所述的非接触式车用变速器，其特征在于上述永磁联轴器包括有主动轴座（5）、键（12）、筒形转子套（6）、永磁体（7）、从动轴端盖（8）、从动轴座（9）、筒形转子（13），主动轴（11）通过键（12）与主动轴座（5）连接，主动轴座（5）与筒形转子套（6）连接，从动轴（10）支承在从动轴座（9）上，且通过键（12）与筒形转子（13）连接，永磁体（7）装设在筒形转子（13）的外圆面上及装设在筒形转子套（6）的内圆面上，筒形转子套（6）的外侧装设有从动轴端盖（8）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的非接触式车用变速器，其特征在于上述整车控制器为中央处理单元CPU。

5.根据权利要求4所述的非接触式车用变速器，其特征在于上述轮速传感器（3）的信号输出端与联轴器控制器连接，转速传感器（3）将检测到转速数据通过AD转换送到联轴器控制器，联轴器控制器将控制信号送至中央处理单元CPU，中央处理单元CPU反馈控制调节直线电机（16）的速度，从而改变车轮（4）的速度。

6.根据权利要求5所述的非接触式车用变速器，其特征在于上述联轴器控制器还连接有用于显示从动轴的转速、扭矩以及功率参数的显示模块。

7.根据权利要求1所述的非接触式车用变速器的调速控制算法，其特征在于上述整车控制器的调速控制方法采用模糊PID控制，模糊PID控制的方法如下：

模糊自适应PID控制是以误差e和误差变化ec作为输入，并找出PID三参数与e和ec之间的模糊关系图，根据模糊控制原理对三参数进行在线修改，从而使被控对象有良好的动、静态性能，具体如下：

1）模糊语言变量

以误差e以及误差变化率ec作为输入，而输出分别为PID的三参数。

2）模糊整定控制表:

根据实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到K_p、K_i和K_d三参数分别整定的模糊控制表;

3）计算当前KpKiKd值

将e和ec的变化范围定义为模糊集上的论域,

e={-5，-4，-3，-2，-1,0,+1,+2,+3,+4,+5}

ec={-5，-4，-3，-2，-1,0,+1,+2,+3,+4,+5}

其模糊子集为：

e={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，ec={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}

式中：NB代表负大，NM代表负中，NS代表负小，ZE代表扩充零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大;并均选取高斯分布作为隶属函数分布，由此可得各模糊子集的隶属度;然后根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵，查出修正参数代入下列各式计算：

KP=KP*+{ei,eci}p;]]>

Ki=Ki*+{ei,eci}i;]]>

Kd=Kd*+{ei,eci}d;]]>

式中：和为PID参数的初始值，K_p、K_i和K_d为最终应PID参数的取值。