液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT),通常由分流机构与汇流机构组成。发动机功率通过分流机构传递给机械路、液压回路,机械部分传递一定的功率,液压回路通过调节变量泵排量实现马达输出转速连续可调。两者传递的功率经汇流机构合并后输出,驱动拖拉机行走及相关负载的运动。实现了在一定输入转速下,HMCVT输出转速可连续调节。我校自主研发的液压机械无级变速器通过在汇流机构输出端增加段位,扩大了 HMCVT的传动比范围,使其能够满足大功率拖拉机的使用。对于该HMCVT的应用,首要解决的问题是其控制策略的制定,保证其装载于拖拉机时可跟随工况需要,自动调节速比大小,满足拖拉机作业行驶要求。为完成HMCVT控制策略制定,本文进行了如下主要工作:1、根据HMCVT结构原理,建立了系统仿真模型,包括机械路齿轮传动系统仿真模型、液压回路泵马达闭式系统仿真模型、湿式离合器仿真模型;同时为了方便后期对控制策略的仿真,定义了接口模块(控制规则),制定了变量泵排量调节规则、离合器(段位)切换规则,该模块输入值为Ratio,输出为变量泵排量信号、段位的结合与断开信号,输入、输出存在一一对应关系。利用HMCVT系统仿真模型,进行了HMCVT特性仿真,验证了模型建立的正确性。根据HMCVT传动比调节过程中液压回路泵马达油压特性与转速特性,证明了功率循环的存在,其会导致换段前后马达转速突变、HMCVT输出转速降低,在后期进行换段优化时应避开该转速突变点。2、设计了基于最佳经济性工作曲线的控制策略,其核心为经济性工作曲线的确定、模糊控制器的设计。对于模糊控制器,其输入为当前油门踏板开度下的最佳经济性转速与实际转速的偏差,以及偏差变化率,输出为Ratio,符合接口模块的要求。在仿真环境中建立了该模糊控制器并进行了仿真,结果表明,该控制策略能够实现对HMCVT的控制,同时保证发动机工作于经济性工作曲线。3、为进一步提升经济性控制策略,提出了基于驾驶意图的经济性控制策略,该控制策略以模糊控制器实现对驾驶意图的识别,以PID控制器实现对HMCVT目标传动比的计算。通过联合仿真分析,验证了该复合控制器设计的可行性与正确性。4、选择了 S7-200PLC作为主控制器,搭建了试验台架测控系统。结合功率循环对换段的影响,优化了控制规则,避免了控制器输出值稳定于换段临界点时HMCVT的频繁换段,减小实际台架试验室过程中换段的冲击。根据控制规则编写了段位切换、排量调节程序,根据两种控制策略编写了核心控制算法,为后期台架试验奠定了基础。5、分别对两种控制策略进行了台架试验,结果表明,两种控制策略都能很好的实现对HMCVT速比的调节、段位的切换,保证发动机稳定工作于经济性曲线。对于基于驾驶意图的经济性控制策略,能根据不同的踏板变化速率,调节输出值Ratio的变化率,反馈驾驶意图。