中文摘要：

换段过程控制是提高液压机械复合无级传动性能的关键技术换段过程中，液压传动单元功率流反向，液压元件功能互换，闭式液压回路高低压边互换，使原高压侧油液膨胀、低压侧油液压缩，引起定排量液压元件转速剧烈波动、动力瞬时中断，并伴随振动、噪声。目前尚未形成换段过程控制的系统解决方案。为解决这一问题，本项目拟开展以下研究（1）液压机械关键参量在线观测方法。建立液压机械关键参量在线观测器模型，运用信息融合技术，实时观测容积效率、负荷、油液刚度等关键参量；（2）换段时机在线识别技术。建立换段过程数学模型，分析关键参量对换段过程转速波动和动力中断的影响机理，制订换段时机判据，研究在线识别技术。（3）换段过程控制方法及其策略。建立换段过程控制数学模型，研究基于关键参量的离合器充放油重叠等换段过程控制方法、策略及多方法综合，提出最佳控制方法及其策略。本项研究将为液压机械全程速比平稳调节、改善换段品质打下基础。

结论摘要：

换段过程控制是提高液压机械无级传动性能的关键技术换段过程中，液压传动单元功率流反向，液压元件功能互换，引起定排量液压元件转速波动、动力中断，并伴随振动和噪声。探寻行之有效的换段过程控制方法及其策略具有重要意义。项目建立了油液综合密度、体积模量数学模型，设计了油液含气量及体积模量试验装置，开展了换段工况下油液体积模量分析和试验研究，提出了以油液温度、含气量、高低压侧压力为直接参量在线识别油液体积模量，以高低压侧压力监测液压传动单元负荷，以变排量液压元件排量控制电流、两液压元件转速识别液压传动单元容积效率的液压机械无级传动关键参量在线识别方法。项目建立了考虑关键参量的液压回路换段过程数学模型，分析了关键参量对换段过程的影响规律，确定了在线识别定排量液压元件目标转速的换段时机识别方法，并通过试验验证了其可行性。项目建立了完整的液压机械无级传动数学模型，开展了制动器充放油时序、制动器充放油时间和负载对换段过程影响的仿真分析和试验研究。开展了以高速开关阀为先导阀的数字比例溢流阀和以比例减压阀为先导阀的电液比例阀两种缓冲控制系统的设计、分析和试验研究，所设计的电液比例缓冲阀满足换段过程制动器分离、结合控制要求。提出了包括段内调速、换段逻辑、换段条件和换段策略的液压机械无级传动综合控制策略，建立了液压机械无级传动硬件在环仿真系统，进行了试验研究。结果表明，在综合策略控制下液压机械无级传动段内速比无级变化、换段时机恰当、换段过程平稳、段前段后速比连续，实现了全程速比连续无级调节。在完成项目研究内容的基础上，开展了液压机械无级传动动力换段方法初步研究。试验结果发现，本项目提出的定排量液压元件转速在线识别理想换段时机、两制动器结合重叠、调节变排量液压元件排量的液压机械动力换段方法可行，能够消除定排量液压元件的转速波动和液压回路压力波动。采用动力换段方式，能够在换段过程中实现液压回路高低压互换，从而为实现全功率动力换段提供了可能，是未来液压机械等复合无级传动和多模混合动力传动换段控制的发展方向。项目研究成果形成了液压机械无级传动换段过程控制的系统解决方案，也为进一步深入开展液压机械无级传动动力换段、全功率换段探明了方向。