基于GA-BP算法和Simulink平台的湿式双离合器温度预测代理模型

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湿式双离合器在接合过程中,对偶钢片与摩擦片之间的相对滑动产生大量的摩擦热。所产生热量一部分被冷却油带走,一部分进入离合器本体,使离合器各元件温度升高。若离合器冷却系统散热能力不足,不能及时将热量带走,就会引起摩擦副温度升高,从而导致离合器工作性能衰退甚至失效。通过预测离合器对偶钢片及摩擦片工作温度,对冷却系统参数进行控制,防止摩擦副温度过高,对确保离合器能持续、可靠工作非常必要。本文针对某湿式双离合器摩擦副和冷却油工作温度预测问题,基于热网络理论构建了湿式双离合器传热仿真模型,并应用所建传热模型获取不同工况条件下离合器主要工作元件及冷却油的温度样本库,在此基础上,应用遗传神经网络算法(GA-BP)构建了传热模型的代理模型,用于快速预测离合器主要元件和冷却油的温度。所做的工作及主要结论如下:(1)根据离合器的结构特点和热量传递方式,绘制了离合器的热量传递路径图,同时对离合器主要元件和冷却油流动区域进行离散化处理。在此基础上,基于热网络理论,应用AMESim软件搭建了离合器的传热分析仿真模型。(2)为获取传热仿真模型中对流换热系数计算所需冷却油流动特征速度,应用Fluent软件建立了离合器冷却油流动三维仿真模型,分析了离合器入口流量、工作油温及输入转速对冷却油流场的影响,结果表明,输入转速对离合器内部冷却油流场影响较大,而入口流量及工作油温对流场影响较小,对对流换热系数的影响可忽略不考虑。最后对不同转速下离合器冷却油流场进行仿真,并提取了各元件表面冷却油的特征速度。(3)根据某湿式双离合器各元件与冷却油的对流换热方式,确定了离合器主要元件与冷却油的对流换热系数计算方法,并根据提取的离合器各元件表面特征速度计算了离合器各质量块在不同转速和油温下的对流换热系数;根据离合器摩擦副结构特点,分别建立了奇数档和偶数档摩擦副热流分配系数三维计算模型,并进行了仿真计算,获得了奇数档和偶数档摩擦副的热流分配系数。通过与实验测试结果对比,对传热仿真模型进行了验证,结果表明,对偶钢片和油腔的平衡温度仿真结果与实验结果接近,相对误差较小。(4)利用建立的湿式双离合器传热模型获取离合器主要元件和冷却油的温度预测代理模型样本库,在此基础上,基于GA-BP算法并结合Simulink仿真平台建立了预测不同工况下离合器主要元件和冷却油温度的代理模型。结果表明,应用所建代理模型预测的离合器对偶钢片和油腔温度与实验结果接近,误差较小。
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